Pressmeddelande

Stjärnhopars mörka sida

VLT upptäcker en ny typ av klotformiga stjärnhopar

13 maj 2015

Observationer med ESO:s Very Large Telescope i Chile har upptäckt en ny typ av “mörka”, klotformiga stjärnhopar runt den enorma galaxen Centaurus A. Dessa mystiska objekt liknar en vanlig stjärnhop, men innehåller mycket mer massa. De kan antingen innehålla oväntade mängder av mörk materia, eller tunga svarta hål - båda förklaringar som är oväntade och hittills oförklarliga.

Klotformiga stjärnhopar eller klothopar är stora bollar av stjärnor som finns i de flesta galaxer. De är bland de äldsta stjärnsystemen som vi känner till i universum och har överlevt galaxernas uppväxt och utveckling.

Matt Taylor, doktorand vid Pontificia Universidad Catolica de Chile, Santiago, Chile och en av ESO:s studentstipendiater, är förstaförfattare av den nya studien. Han målar upp scenen.

– Klothopar, och stjärnorna de består av, är viktiga för att förstå hur galaxer formas och utvecklas. I årtionden har astronomer trott att alla stjärnor i en klothop har en gemensam ålder och kemisk sammansättning – men nu vet vi att de är underliga och mer komplicerade väsen än så.

Den elliptiska galaxen Centaurus A, även känd under namnet NGC 5128, är den närmast belägna jättegalaxen till Vintergatan och tros vara hem till så mycket som 2000 klotformiga stjärnhopar. Många av dessa klothopar är ljusare och tyngre än de ungefär 150 som kretsar kring Vintergatan.

Matt Taylor och hans forskarteam har nu gjort den mest detaljerade studien någonsin av ett urval av 125 klotformiga stjärnhopar omkring Centaurus A med hjälp av instrumentet FLAMES som sitter på ESO:s Very Large Telescope vid Paranalobservatoriet i norra Chile[1].

De använde observationerna för att bestämma massan hos hoparna [2] och har jämfört resultaten med hur starkt vardera av hoparna lyser.

För merparten av hoparna i denna nya studie hade de ljusare hoparna mer massa, som forskarna hade väntat sig. Om en hop innehåller fler stjärnor lyser den starkare och har högre total massa. Men för några av hoparna upptäckte man något underligt: de var mycket tyngre än de såg ut att vara. Vad som var än mer konstigt var att ju större hop, desto större var andelen materia som var mörkt. Något låg dolt i dessa hopar som var både mörkt och väger tungt. Men vad kunde det vara?

Det fanns flera möjligheter. Kanske innehåller de mörka hoparna svarta hål, eller andra mörka stjärnrester i deras kärnor? Detta kan förklara en del av den dolda massan, men forskargruppen slår fast att det inte kan vara hela förklaringen. Men mörk materia då? Klothopar anses normalt sett nästan helt sakna denna mystiska substans, men kanske, av någon okänd anledning, har några hopar behållit tillräckligt tunga klumpar av mörk materia i deras kärnor. Detta skulle kunna förklara observationerna men passar inte in i teorin bakom klotformiga stjärnhopar.

Thomas Puzia är medförfattare till artikeln.

– Vår upptäckt av stjärnhopar med oförväntat höga massor för den mängd stjärnor de innehåller tyder på att det kan finnas flera familjer av klotformiga stjärnhopar som bildats på olika sätt. Uppenbarligen ser vissa stjärnhopar ut som vanliga klothopar, går som dem och luktar som dem. Men något annat kan bokstavligen ligga dolt inuti, tillägger han.

Dessa objekt fortsätter att vara ett mysterium. Forskargruppen arbetar också med en större undersökning av andra klotformiga stjärnhopar i andra galaxer och det finns några spännande tecken på att sådana mörka stjärnhopar kan även finnas på annat håll.

– Vi har snubblat på en ny och mystisk typ av stjärnhopar! Detta visar att vi fortfarande har mycket att lära oss om alla aspekter av hur klotformiga stjärnhopar bildas. Det är viktiga resultat och vi måste nu hitta ytterligare exempel på mörka stjärnhopar hos andra galaxer, avslutar Matt Taylor.

Noter

[1] Fram tills nu har astronomer bara kunnat studera stjärnhopar i sådan detalj i den Lokala galaxhopen. De relativt små avstånden gör att man kan direkt mäta hoparnas massor. Genom att titta på NGC 5128, som är en isolerad, massiv elliptisk galax drygt 12 miljoner ljusår bort och strax utanför den Lokala galaxhopen, kunde de bestämma massan hos klotformiga stjärnhopar i en helt annan miljö genom att pressa VLT/FLAMES till sin gräns.

[2] Observationerna med FLAMES ger oss information om hur stjärnorna rör sig inuti hopen. Denna information beror på styrkan hos gravitationsfältet och kan därför användas för att härleda hopens massa – astronomer kallar sådana uppskattningar för dynamisk massa. Datainsamlingen till studien lyckades tack vare den stora mängden ljus som VLT:s 8,2-metersspeglar kan samla in, samt FLAMES’ förmåga att observera fler än 100 stjärnhopar samtidigt.

Mer information

Resultaten presenteras i en forskningsartikel med titeln “Observational evidence for a dark side to NGC 5128’s globular cluster system”, av M. Taylor m. fl., och publiceras i tidskriften Astrophysical Journal.

Forskargruppen består av 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) och Kristin A. Woodley (University of California, Santa Cruz, California, USA).

ESO, Europeiska sydobservatoriet, är Europas främsta samarbetsorgan för astronomisk forskning och världens mest produktiva astronomiska observatorium. Det stöds av 16 länder: Belgien, Brasilien, Danmark, Finland, Frankrike, Italien, Nederländerna, Polen, Portugal, Schweiz, Spanien, Storbritannien, Sverige, Tjeckien, Tyskland och Österrike. ESO:s ambitiösa verksamhet rör design, konstruktion och drift av avancerade markbaserade forskningsanläggningar som gör det möjligt för astronomer att göra banbrytande vetenskapliga upptäckter. ESO spelar dessutom en ledande roll i att främja och organisera samarbeten inom astronomisk forskning. ESO driver tre unika observationsplatser i Chile: La Silla, Paranal och Chajnantor. Vid Paranal finns Very Large Telescope, världens mest avancerade observatorium för synligt ljus, och två kartläggningsteleskop. VISTA arbetar i infrarött ljus och är världens största kartläggningsteleskop och VST (VLT Survey Telescope) är det största teleskopet som konstruerats enbart för att kartlägga himlavalvet i synligt ljus. ESO är en huvudpartner i ALMA, världens hittills största astronomiska projekt. Och på Cerro Armazones, nära Paranal, bygger ESO det europeiska extremt stora 39-metersteleskopet för synligt och infrarött ljus, E-ELT. Det kommer att bli ”världens största öga mot himlen”.

Länkar

• Forskningsartikeln

• Bilder på VLT

Kontakter

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

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

Richard Hook
ESO, Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel: +49 89 3200 6655
Mobil: +49 151 1537 3591
E-post: rhook@eso.org

Johan Warell (Presskontakt för Sverige)
ESO:s nätverk för vetenskaplig kommunikation
Skurup, Sverige
Tel: +46-706-494731
E-post: eson-sweden@eso.org

Connect with ESO on social media

Detta är den översatta versionen av ESO:s pressmeddelande eso1519 som har tagits fram inom ESON, ett nätverk av medarbetare i ESO:s medlemsländer. ESON-representanterna fungerar som lokala kontaktpersoner för media i samband med ESO:s pressmeddelanden och andra händelser. ESON:s kontaktperson i Sverige är Johan Warell.