Lehdistötiedote

Jättimäiset avaruusmöykyt loistavat sisäisesti

VLT osoittaa muinaisten vetypilvien energian tulevan sisältä

17. elokuuta 2011

ESO:n VLT-teleskoopilla tehdyt havainnot ovat antaneet tietoa varhaisessa maailmankaikkeudessa havaitun valtavan, hohtavan kaasupilven voimanlähteestä. Havainnot osoittavat ensimmäisen kerran, että tämän suunnattoman "Lyman-alfa -möykyn" - yksi suurimmista tunnetuista kappaleista - täytyy saada energiansa sen sisällä olevista galakseista. Tulokset julkaistaan Nature-tiedejulkaisusarjan numerossa 18. elokuuta.

Tähtitieteilijäryhmä on käyttänyt ESO:n VLT-teleskooppia tutkiakseen epätavallista kohdetta, jota kutsutaan Lyman-alfa -möykyksi [1]. Nämä suunnattomat ja hyvin valovoimaiset, harvinaiset rakenteet näkyvät normaalisti varhaisen maailmankaikkeuden materiakasautumien alueilla. Tutkimusryhmä havaitsi, että yhdestä tällaisesta möykystä tuleva valo on polarisoitunutta [2]. Jokapäiväisessä elämässä polarisoitunutta valoa käytetään esimerkiksi saamaan aikaiseksi kolmiulotteisuusvaikutelma elokuvateattereissa [3]. Tämä on ensimmäinen kerta, kun polarisaatiota on havaittu Lyman-alfa -möykyssä ja tämä havainto auttaa selvittämään mysteeriä näiden möykkyjen loiston takana.

"Olemme osoittaneet ensimmäisen kerran, että tämän arvoituksellisen kohteen hohde on siroutunutta valoa kirkkaista galakseista sen sisältä, sen sijaan, että kaasupilvi hohtaisi kauttaaltaan." selittää Matthew Hayes (Toulousen yliopisto, Ranska), artikkelin pääkirjoittaja.

Lyman-alfa -möykyt ovat maailmankaikkeuden suurimpia kappaleita: jättiläismäisiä vetykaasupilviä, jotka saattavat saavuttaa useiden satojen tuhansien valovuosien halkaisijan (muutama kerta suurempi kuin Linnunradan koko), ja jotka ovat yhtä kirkkaita kuin kirkkaimmat galaksit. Niitä löydetään tyypillisesti suurilta etäisyyksiltä, joten näemme ne sellaisina kuin ne olivat maailmankaikkeuden ollessa jokusen miljardin vuoden ikäinen. Ne ovat siten tärkeitä ymmärtäessämme kuinka galaksit muodostuivat ja kehittyivät, kun maailmankaikkeus oli nuori. Mutta niiden äärimmäisen kirkkauden voimanlähde, ja möykkyjen täsmällinen luonne, on pysynyt epäselvänä.

Tutkimusryhmä tutki yhtä ensimmäisistä ja kirkkaimmista löydetyistä möykyistä. Nimellä LAB-1 tunnettu möykky löydettiin vuonna 2000 ja se on niin kaukana meistä, että sen valolta on kestänyt noin 11.5 miljardia vuotta saavuttaa meidät (punasiirtymä 3.1). Halkaisijaltaan 300 tuhatta valovuotta, se on myös yksi suurimmista tunnetuista, ja sen sisällä on useita muodostumassa olevia galakseja, joista yksi on aktiivinen galaksi [4].

Lyman-alfa -möykkyjen selittämiseksi on useita kilpailevia teorioita. Yksi ajatus on, että ne säteilevät, kun möykyn voimakas painovoima vetää puoleensa viileää kaasua, joka kuumenee. Toisen mukaan ne säteilevät niiden sisällä olevien kirkkaiden kohteiden johdosta: galaksien läpikäydessä kiihkeää tähtienmuodostusta tai ahnaiden mustien aukkojen hotkiessa materiaa. Uudet havainnot osoittavat, että LAB-1 saa energiansa sen sisältämistä galakseista eikä sisään syöksyvästä kaasusta.

Ryhmä testasi näitä kahta teoriaa mittaamalla onko möykystä tuleva valo polarisoitunutta. Tutkimalla kuinka valo on polarisoitunut tähtitieteilijät voivat selvittää valon muodostaneita fysikaalisia prosesseja, tai mitä valolle on tapahtunut sen matkalla lähtöpisteestään Maahan. Jos se on heijastunutta tai siroutunutta, se polarisoituu ja tämä hienoinen vaikutus voidaan mitata hyvin herkällä havaintolaitteella. Suuren etäisyytensä johdosta Lyman-alfa -möykyn valon polarisaation mittaaminen on kuitenkin hyvin haastava tehtävä.

"Näitä havaintoja ei olisi voinut tehdä ilman VLT-teleskooppia ja sen FORS-havaintolaitetta. Tarvitsimme selvästi kahta asiaa: vähintään kahdeksanmetrisen teleskoopin valonkeruukykyä ja valon polarisaation mittaamiseen kykenevää kameraa. Monessakaan maailman observatorioista ei ole tarjolla tällaista yhdistelmää." lisää Claudia Scarlata (University of Minnesota, USA), artikkelin kanssakirjoittaja.

Havaitsemalla kohdettaan noin 15 tuntia VLT-teleskoopilla tutkimusryhmä huomasi, että LAB-1 Lyman-alfa -möykyn valo on polarisoitunut renkaassa keskustan ympärillä ja että keskustassa ei ole polarisaatiota. Tällainen tulos on lähes mahdoton tuottaa, jos valo tulee yksinkertaisesti kaasusta, joka syöksyy möykkyyn painovoiman vaikutuksesta, mutta se vastaa täydellisesti keskusalueella olevista galakseista tulevan valon siroamista ympärillä olevassa kaasussa.

Nyt tähtitieteilijät suunnittelevat tutkivansa lisää vastaavanlaisia kohteita nähdäkseen pätevätkö LAB-1:n tulokset myös muissa möykyissä.

Lisähuomiot

[1] Nimi tulee siitä, että nämä möykyt säteilevät Lyman-alfa -säteilyksi kutsuttua, niille tyypillistä valoa, joka muodostuu, kun vetyatomien elektronit putoavat toiseksi alimmalta energiatasolta alimmalle.

[2] Kun valo-aallot ovat polarisoituneet, niiden sähkö- ja mangneettikenttien komponenteilla on tietty suunta. Polarisoitumattomassa valossa kenttien suuntaus on satunnainen eikä sillä ole tiettyä, tavoiteltavampaa suuntaa.

[3] Kolmiulotteinen vaikutelma syntyy, kun vasen ja oikea silmä näkevät hieman erilaisen kuvan. Joidenkin 3D-teattereiden käyttämä temppu riippuu valon polarisaatiosta: eri tavoin polarisoituneilla valoilla valmistetut erilliset kuvat tuodaan vasempaan ja oikeaan silmään silmälasien polarisoivilla suotimilla.

[4] Aktiiviset galaksit ovat galakseja, joiden kirkkaiden ytimien uskotaan saavan energiansa valtavasta mustasta aukosta. Niiden kirkkaus tulee materiasta, joka kuumenee syöksyessään mustaan aukkoon.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin Hayesin ja kumppanien kirjoittamassa tieteellisessä artikkelissa “Central Powering of the Largest Lyman-alpha Nebula is Revealed by Polarized Radiation,” joka ilmestyi tiedejulkaisu Naturen numerossa 18. elokuuta 2011.

Tutkimusryhmään kuuluvat Matthew Hayes (Toulousen yliopisto, Ranska ja Geneven observatorio, Sveitsi), Claudia Scarlata (University of Minnesota, USA) ja Brian Siana (University of California, Riverside, USA).

ESO, Euroopan eteläinen observatorio, on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 40-metrin kokoluokan optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu Nature:ssa
• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Dr Matthew Hayes
Institute of Research into Astrophysics and Planetology
University of Toulouse, Toulouse, France
Puh.: +33 5 61 33 28 60
Matkapuhelin: +33 7 77 36 10 70
Sähköposti: matthew.hayes@ast.obs-mip.fr

Dr Claudia Scarlata
Institute for Astrophysics, School of Physics and Astronomy
University of Minnesota, Minneapolis, USA
Puh.: +1 612 626 1811
Sähköposti: scarlata@astro.umn.edu

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Sähköposti: rhook@eso.org

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media