Lehdistötiedote

Tähtijoukkojen pimeä puoli

VLT löysi uudenlaisen pallomaisen tähtijoukon

13. toukokuuta 2015

Chilessä sijaitsevan, ESO:n VLT-teleskoopin (Very Large Telescope) havainnot ovat paljastaneet uuden luokan "pimeitä" pallomaisia tähtijoukkoja jättiläisgalaksin Centaurus A ympäriltä. Nämä arvoitukselliset kohteet näyttävät normaaleilta tähtijoukoilta, mutta ovat paljon massiivisempia ja saattavat käsittää joko odottamattoman paljon pimeää ainetta tai massiivisia mustia aukkoja — joista kumpaakaan ei sen paremmin oletettu löydettävän kuin edes ymmärretä.

Pallomaiset tähtijoukot ovat valtavia tuhansien tähtien palloja, jollaisia kiertää useimpia galakseja. Nämä ovat vanhimpia tunnettuja tähtijärjestelmiä maailmankaikkeudessa ja ne ovat selvinneet lähes kaikkien galaksin kasvun ja kehityksen vaiheiden läpi.

Santiagossa Chilessä sijaitsevan yliopiston Pontificia Universidad Catolica de Chile jatko-opiskelija ja ESO-stipendiaatti Matt Tayloron uuden tutkimuksen pääkirjoittaja. Hän piirtää kuvaa tutkimuksen kohteesta: "Pallomaiset tähtijoukot ja ne muodostavat tähdet ovat avain galaksien muodostumisen ja kehittymisen ymmärtämiseen. Vuosikymmenten ajan tähtitieteilijät ajattelivat, että tietyn pallomaisen tähtijoukon koostaneet tähdet ovat kaikki samanikäisiä ja niiden kemiallinen koostumus on sama. Nyt tiedämme kuitenkin, että ne ovat oudompia ja paljon monimutkaisempia olioita."

Elliptinen galaksi Centaurus A (joka tunnetaan myös nimellä NGC 5128) on Linnunrataa lähin jättiläisgalaksi ja sen epäillään käsittävän jopa 2000 pallomaista tähtijoukkoa. Monet näistä joukoista ovat kirkkaampia ja massiivisempia kuin Linnunrataa kiertävät noin 150 joukkoa.

Matt Taylor tutkimusryhmineen on tehnyt kaikkien aikojen tarkimman tutkimuksen galaksia Centaurus A kiertävän 125 pallomaisen tähtijoukon otoksesta käyttäen Paranalin observatoriolla Pohjois-Chilessä sijaitsevan, ESO:n VLT-teleskoopin FLAMES-havaintolaitetta [1].

He käyttivät näitä havaintoja päätelläkseen tähtijoukkojen massan [2] ja verratakseen tulosta siihen kuinka kirkkaasti kukin joukko loistaa.

Suurimmassa osassa uuden kartoituksen tähtijoukoista kirkkaimmat ovat massiivisempia, mikä vastasi odotuksia. Mikäli tähtijoukossa on enemmän tähtiä, sen kokonaiskirkkaus ja kokonaismassa ovat suuremmat. Joidenkin pallomaisten tähtijoukkojen tapauksessa havaittiin kuitenkin jotakin outoa: ne ovat useita kertoja massiivisempia kuin miltä näyttävät. Ja yhä oudompaa, mitä massiivisempia nämä epätavalliset tähtijoukot ovat, sitä suurempi osa niiden materiasta on pimeää. Jokin näissä tähtijoukoissa on pimeää, piilossa ja massivista. Mutta mikä?

Vaihtoehtoja on useita. Kenties pimeiden tähtijoukkojen ytimissä on mustia aukkoja tai muita pimeitä tähtien jäänteitä? Tämä saattaa olla tekijä, joka selittää osan piilottelevasta massasta, mutta tutkimusryhmä päätteli, että se ei voi olla koko totuus. Entä pimeä aine? Pallomaisissa tähtijoukoissa ei yleensä katsota olevan lähes lainkaan tätä arvoituksellista ainetta, mutta kenties jostakin tuntemattomasta syystä osa tähtijoukoista on säilönyt merkittäviä määriä pimeää ainetta ytimiinsä. Tämä selittäisi havainnot, mutta ei istu vallitsevaan teoriaan.

Yksi tutkimuksen kirjoittajista, Thomas Puzia, lisää: "Havaintomme tähtijoukoista, jotka ovat odottamattoman massiivisia niiden käsittämään tähtien määrään verrattuna, vihjaa, että pallomaisia tähtijoukkoja saattaa olla useita luokkia, joilla on erilainen muodostumishistoria. Näennäisesti jotkin pallomaiset tähtijoukot näyttävät, liikkuvat ja haiskahtavat tavanomaisilta pallomaisilta tähtijoukoilta, mutta niihin saattaa kirjaimellisesti liittyä jotakin joka on enemmän kuin silmä näkee.

Nämä kohteet säilyvät arvoituksina. Tutkimusryhmä osallistuu myös laajempaan muiden pallomaisten tähtijoukkojen kartoitukseen muissa galakseissa ja joitakin kiehtovia vihjeitä on saatu siitä, että tällaisia pimeitä joukkoja löytyy myös muualta.

Matt Taylor tekee yhteenvedon: "Olemme törmänneet uuteen ja arvoitukselliseen tähtijoukkojen luokkaan! Tämä osoittaa, että meillä on yhä paljon opittavaa pallomaisten tähtijoukkojen muodostumisen kaikista osatekijöistä. Tämä on tärkeä tulos ja nyt meidän tarvitsee löytää lisää esimerkkejä pimeistä tähtijoukoista muiden galaksien ympärillä."

Lisähuomiot

[1] Tähän mennessä tähtitieteilijät ovat tutkineet tähtijoukkoja näin tarkasti vain Paikallisessa galaksiryhmässä. Suhteellisen pienien etäisyyksien ansiosta niiden massojen mittaukset ovat mahdollisia. Tutkiessaan eristäytynyttä, massiivista elliptistä galaksia NGC 5128 juuri Paikallisen galaksiryhmän ulkopuolella noin 12 miljoonan valovuoden etäisyydellä, he pystyivät arvioimaan pallomaisten tähtijoukkojen massoja täysin erilaisessa ympäristössä viemällä VLT/FLAMES:in äärirajoilleen.

[2] FLAMES:in havainnot tarjoavat tietoa tähtien liikkeistä tähtijoukoissa. Tämä tieto radoista riippuu painovoimakentän voimakkuudesta ja sitä voi siten käyttää tähtijoukon massan päättelemiseen. Tähtitieteilijät kutsuvat tällaisia arvioita dynaamisiksi massoiksi. VLT:n yksikköteleskoopin 8.2-metrin peilin valonkeruuteho ja FLAMES:in kyky havaita yli 100 tähtijoukkoa samanaikaisesti olivat avain tutkimuksen tarvitseman aineiston keräämiseen.

Lisätietoa

Tämä tutkimus esitettiin tutkimusjulkaisussa "Observational evidence for a dark side to NGC 5128’s globular cluster system”, jonka kirjoittivat M. Taylor et al. Julkaisu ilmestyy julkaisusarjassa Astrophysical Journal.

Tutkimusryhmään kuuluvat Matthew A. Taylor (Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile; ESO, Santiago, Chile), Thomas H. Puzia (Pontificia Universidad Catolica de Chile), Matias Gomez (Universidad Andres Bello, Santiago, Chile) ja Kristin A. Woodley (University of California, Santa Cruz, California, USA).

ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 16 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Puola, 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 yksi maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, ALMA-teleskoopin pääyhteistyökumppaneista. Lähellä Paranalia sijaitsevalla Cerro Armazonesilla ESO rakentaa 39-metrin kokoista E-ELT -teleskooppia (European Extremely Large Telescope), josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Tutkimusjulkaisu
• Valokuvia VLT-teleskoopista

Yhteystiedot

Matthew A. Taylor
Pontificia Universidad Catolica de Chile
Santiago, Chile
Puh.: +56-9-91912386
Sähköposti: mataylor5128@gmail.com

Thomas H. Puzia
Pontificia Universidad Catolica de Chile
Santiago, Chile
Puh.: +56-9-89010007
Sähköposti: tpuzia@gmail.com

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Puh.: +49 89 3200 6655
Matkapuhelin: +49 151 1537 3591
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