Tisková zpráva
ALMA a VLT nalezly příliš mnoho hmotných stálic v blízkých i vzdálených galaxiích s překotnou tvorbou hvězd
4. června 2018
Astronomové pracující s radioteleskopem ALMA a dalekohledem ESO/VLT objevili, že galaxie s intenzivní tvorbou hvězd v mladém vesmíru i jedna oblast s aktivní tvorbou hvězd v nedaleké galaxii obsahují mnohem větší podíl hmotných stálic, než je běžné v poklidnějších galaxiích. Tyto výsledky představují výzvu pro současné představy o vývoji galaxií a mění náš pohled na historii formování hvězd i tvorbu chemických prvků ve vesmíru.
Astronom Zhi-Yu Zhang (University of Edinburgh) vedl mezinárodní tým vědců, který využil radioteleskop ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ke zkoumání vzdáleného vesmíru. Výzkumníci se zaměřili na vlastnosti hmotných hvězd ve čtveřici na prach bohatých galaxiích s intenzivní tvorbou hvězd (starburst galaxies) [1]. Tyto galaxie pozorujeme tak, jak vypadaly v době, kdy byl vesmír mnohem mladší než dnes. Proto se předpokládá, že je nepravděpodobné, aby v takto mladých galaxiích proběhlo mnoho epizod formování hvězd, což by jinak mohlo významně ovlivnit získané výsledky.
Zhi-Yu Zhang a jeho tým vyvinuli novou techniku – analogickou radiokarbonové metodě datování (radiocarbon dating) – měření poměrného zastoupení dvou různých variant molekuly oxidu uhelnatého (obsahujících různé izotopy) ve čtveřici velmi vzdálených prachem zahalených galaxiích [2], [3].
„Izotopy uhlíku a kyslíku mají rozdílný původ,“ vysvětluje Zhi-Yu Zhang. „Kyslík 18O vzniká ve větším množství ve hmotných hvězdách, zatímco uhlík 13C vyrábějí dominantně malé a střední hvězdy.“ Díky této nové metodě byli členové týmu schopni nahlédnout skrz prach v těchto galaxiích a poprvé odhadnout hmotnosti hvězd, které se zde vyskytují.
Hmotnost hvězdy je nejdůležitějším faktorem, který ovlivňuje její vývoj. Hmotné hvězdy září velmi jasně, ale mají krátký život. Méně hmotné hvězdy, jako je například Slunce, září méně, zato ale po miliardy let. Znalost poměrného zastoupení hvězd různých hmotností vznikajících v galaxiích rozšiřuje naše chápání vzniku a vývoje galaxií během historie vesmíru. Kromě toho nám poskytuje zásadní informaci o chemických prvcích, které jsou k dispozici při vzniku nových hvězd a planet, nebo také o počtu hvězdných černých děr, které mohou následně splynout a vytvořit superhmotné galaktické černé díry, jaké pozorujeme v jádrech řady dnešních galaxií.
Donatella Romano (INAF-Astrophysics and Space Science Observatory in Bologna), spoluautorka článku, vysvětluje, co se týmu podařilo objevit: „Poměr kyslíku 18O k uhlíku 13C byl asi 10krát vyšší v mladých galaxiích s mimořádně intenzivní hvězdotvorbou, než je v současných galaxiích podobných té naší. To znamená, že galaxie s intenzivními procesy formování nových stálic obsahují mnohem vyšší podíl hmotných hvězd."
Objev učiněný na základě dat z observatoře ALMA podporují i další nové poznatky získané tentokrát v našem blízkém kosmickém okolí. Tým astronomů pod vedením Fabiana Schneidera (University of Oxford, UK) prováděl pomocí dalekohledu ESO/VLT (Very Large Telescope) spektroskopická měření 800 hvězd v obří hvězdné porodnici známé pod označením 30 Doradus, která se nachází ve Velkém Magellanově oblaku (Large Magellanic Cloud). I zde se vědci snažili zkoumat poměrné zastoupení hvězd různého stáří a hmotnosti [4].
Fabian Schneider vysvětluje: „Nalezli jsme asi o 30 % více hvězd s hmotností převyšující 30 Sluncí, než jsme očekávali, a asi o 70 % více hvězd 60krát hmotnějších než Slunce. Naše výsledky tak zpochybňují dříve předpovězený limit počáteční hmotnosti hvězdy, který byl stanoven na asi 150 Sluncí, a naopak naznačují, že ty největší hvězdy by mohly na počátku svého vývoje hmotností převyšovat Slunce až 300krát!“
Rob Ivison, spoluautor článku popisujícího výzkum pomocí ALMA, dodává: „Tyto výsledky nás přivádějí k otázce, zda skutečně rozumíme historii vesmíru. Astronomové vytvářející vývojové modely musí nyní začít znovu a vzít v úvahu i tyto komplikace.“
Poznámky
[1] Galaxie s překotnou hvězdotvorbou (starburst galaxies) jsou galaxie, které procházejí obdobím mimořádně intenzivních procesů formování hvězd. Rychlost, s jakou se zde hvězdy tvoří, může v tomto období 100krát i vícekrát převyšovat rychlost, s jakou se tvoří hvězdy v naší Galaxii. Hmotné hvězdy v těchto galaxiích produkují intenzivní ionizující záření (ionising radiation) a proudí od nich značné množství hmoty, dochází zde také k častým explozím supernov (supernova explosions). Všechny tyto procesy významně ovlivňují dynamický i chemický vývoj prostředí v blízkém okolí. Studium hmotnostního rozdělení hvězd v těchto galaxiích nám může poskytnout cenné informace o vývoji těchto galaxií a také o vývoji vesmíru jako takového.
[2] Metoda radiokarbonového datování se využívá k určování stáří různých objektů obsahujících organickou hmotu. Měřením obsahu uhlíku 14C, který je radioaktivním izotopem, jehož obsah postupně klesá, je možné například určit, kdy zvíře uhynulo. Izotopy využité ve výzkumu pomocí radioteleskopu ALMA (uhlík 13C a kyslík 18O) jsou stabilními izotopy a jejich obsah postupně narůstá během vývoje galaxie, protože jsou produktem termonukleárních reakcí v nitru hvězd.
[3] Různé varianty těchto molekul jsou označovány jako izotopology (izotoplologues) a odlišují se počtem neutronů v jádrech atomů, které molekulu tvoří. Molekuly oxidu uhelnatého použité v této studii jsou příkladem těchto molekulárních variant – stabilní izotopy uhlíku mohou mít 12 nebo 13 nukleonů v jádře a stabilní izotopy kyslíku mohou mít 16, 17 nebo 18 nukleonů.
[4] Fabian Schneider a kolektiv spoluautorů prováděli spektroskopická pozorování jednotlivých stálic v oblasti s intenzivními procesy formování hvězd 30 Doradus (leží ve Velkém Magellanově oblaku) pomocí dalekohledu ESO/VLT a přístroje FLAMES (Fibre Large Array Multi Element Spectrograph). Tato studie byla jednou z prvních, která byla dostatečně detailní na to, aby prokázala, že ve vesmíru mohou vznikat oblasti s probíhající tvorbou hvězd, které mají odlišné hmotnostní rozdělení vznikajících stálic, než jaké pozorujeme v naší Galaxii.
Další informace
Výsledky získané na základě pozorování pomocí ALMA byly prezentovány v článku s názvem „Stellar populations dominated by massive stars in dusty starburst galaxies across cosmic time“, který byl zveřejněn 4. června 2018 ve vědeckém časopise Nature.
Výsledky získané na základě pozorování pomocí VLT/FLAMES byly prezentovány v článku s názvem „An excess of massive stars in the local 30 Doradus starburst“, který byl zveřejněn 5. ledna 2018 ve vědeckém časopise Science.
Složení týmu (ALMA): Z. Zhang (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK; European Southern Observatory, Garching bei München, Německo), D. Romano (INAF, Astrophysics and Space Science Observatory, Bologna, Itálie), R. J. Ivison (European Southern Observatory, Garching bei München, Německo; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK), P. P. Papadopoulos (Department of Physics, Aristotle University of Thessaloniki, Thessaloniki, Řecko; Research Center for Astronomy, Academy of Athens, Athens, Řecko) a F. Matteucci (Trieste University; INAF, Osservatorio Astronomico di Trieste; INFN, Sezione di Trieste, Trieste, Itálie).
Složení týmu (VLT): F. R. N. Schneider (Department of Physics, University of Oxford, UK), H. Sana (Institute of Astrophysics, KU Leuven, Belgie), C. J. Evans (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, Edinburgh, UK), J. M. Bestenlehner (Max-Planck-Institut für Astronomie, Heidelberg, Německo; Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, UK), N. Castro (Department of Astronomy, University of Michigan, USA), L. Fossati (Austrian Academy of Sciences, Space Research Institute, Graz, Rakousko), G. Gräfener (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Německo), N. Langer (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Německo), O. H. Ramírez-Agudelo (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, Edinburgh, UK), C. Sabín-Sanjulián (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de La Serena, Chile), S. Simón-Díaz (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, Spain; Departamento de Astrofísica, Universidad de La Laguna, Tenerife, Španělsko ), F. Tramper (European Space Astronomy Centre, Madrid, Španělsko), P. A. Crowther (Department of Physics and Astronomy, University of Sheffield, UK), A. de Koter (Astronomical Institute Anton Pannekoek, Amsterdam University, Nizozemí; Institute of Astrophysics, KU Leuven, Belgie), S. E. de Mink (Astronomical Institute Anton Pannekoek, Amsterdam University, Nizozemí), P. L. Dufton (Astrophysics Research Centre, School of Mathematics and Physics, Queen’s University Belfast, Severní Irsko, UK), M. Garcia (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Španělsko), M. Gieles (Department of Physics, Faculty of Engineering and Physical Sciences, University of Surrey, UK), V. Hénault-Brunet (National Research Council, Herzberg Astronomy and Astrophysics, Kanada; Department of Astrophysics/Institute for Mathematics, Astrophysics and Particle Physics, Radboud University, Nizozemí), A. Herrero (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de La Serena, Chile), R. G. Izzard (Department of Physics, Faculty of Engineering and Physical Sciences, University of Surrey, UK; Institute of Astronomy, The Observatories, Cambridge, UK), V. Kalari (Departamento de Astronomía, Universidad de Chile, Santiago, Chile), D. J. Lennon (European Space Astronomy Centre, Madrid, Španělsko), J. Maíz Apellániz (Centro de Astrobiología, CSIC–INTA, European Space Astronomy Centre campus, Villanueva de la Cañada, Španělsko), N. Markova (Institute of Astronomy with National Astronomical Observatory, Bulgarian Academy of Sciences, Smolyan, Bulharsko), F. Najarro (Centro de Astrobiología, CSIC-INTA, Madrid, Španělsko), Ph. Podsiadlowski (Department of Physics, University of Oxford, UK; Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn, Německo), J. Puls (Ludwig-Maximilians-Universität München, Německo), W. D. Taylor (UK Astronomy Technology Centre, Royal Observatory Edinburgh, Edinburgh, UK), J. Th. van Loon (Lennard-Jones Laboratories, Keele University, Staffordshire, UK), J. S. Vink (Armagh Observatory, Severní Irsko, UK) a C. Norman (Johns Hopkins University, Baltimore, USA; Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA).
ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace v Evropě, která v současnosti provozuje nejproduktivnějších pozemní astronomické observatoře světa. ESO má 15 členských států: Belgie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko, Velká Británie a dvojici strategických partnerů – Chile, která hostí všechny observatoře ESO, a Austrálii. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a provoz výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také hraje vedoucí úlohu při podpoře a organizaci celosvětové spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal, nejvyspělejší astronomické observatoři světa pro viditelnou oblast, pracuje Velmi velký dalekohled VLT a dva přehlídkové teleskopy – VISTA a VST. Dalekohled VISTA pozoruje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým teleskopem světa, dalekohled VST je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy ve viditelné oblasti spektra. ESO je významným partnerem zařízení APEX a revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Nedaleko observatoře Paranal, na hoře Cerro Armazones, staví ESO nový dalekohled ELT (Extremely Large Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 m, který se stane „největším okem lidstva hledícím do vesmíru“.
Odkazy
- Zhang a kol. - odborný článek
- Schneider a kol. - odborný článek
- snímky teleskopu ALMA
- snímky dalekohledu VLT
Kontakty
Zhi-Yu Zhang
University of Edinburgh and ESO
Garching bei München, Germany
Tel.: +49-89-3200-6910
Email: zzhang@eso.org
Fabian Schneider
Department of Physics — University of Oxford
Oxford, United Kingdom
Tel.: +44-1865-283697
Email: fabian.schneider@physics.ox.ac.uk
Rob Ivison
ESO
Garching bei München, Germany
Tel.: +49-89-3200-6669
Email: rob.ivison@eso.org
Mariya Lyubenova
ESO Outreach Astronomer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6188
Email: mlyubeno@eso.org
Anežka Srbljanović (press contact Česko)
ESO Science Outreach Network
a Astronomical Institute of Czech Academy of Sciences
Tel.: +420 323 620 116
Email: eson-czech@eso.org
O zprávě
Tiskové zpráva č.: | eso1817cs |
Typ: | Early Universe : Galaxy : Activity : Starburst |
Facility: | Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope |
Instruments: | FLAMES |
Science data: | 2018Sci...359...69S 2018Natur.558..260Z |
Our use of Cookies
We use cookies that are essential for accessing our websites and using our services. We also use cookies to analyse, measure and improve our websites’ performance, to enable content sharing via social media and to display media content hosted on third-party platforms.
ESO Cookies Policy
The European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO) is the pre-eminent intergovernmental science and technology organisation in astronomy. It carries out an ambitious programme focused on the design, construction and operation of powerful ground-based observing facilities for astronomy.
This Cookies Policy is intended to provide clarity by outlining the cookies used on the ESO public websites, their functions, the options you have for controlling them, and the ways you can contact us for additional details.
What are cookies?
Cookies are small pieces of data stored on your device by websites you visit. They serve various purposes, such as remembering login credentials and preferences and enhance your browsing experience.
Categories of cookies we use
Essential cookies (always active): These cookies are strictly necessary for the proper functioning of our website. Without these cookies, the website cannot operate correctly, and certain services, such as logging in or accessing secure areas, may not be available; because they are essential for the website’s operation, they cannot be disabled.
Functional Cookies: These cookies enhance your browsing experience by enabling additional features and personalization, such as remembering your preferences and settings. While not strictly necessary for the website to function, they improve usability and convenience; these cookies are only placed if you provide your consent.
Analytics cookies: These cookies collect information about how visitors interact with our website, such as which pages are visited most often and how users navigate the site. This data helps us improve website performance, optimize content, and enhance the user experience; these cookies are only placed if you provide your consent. We use the following analytics cookies.
Matomo Cookies:
This website uses Matomo (formerly Piwik), an open source software which enables the statistical analysis of website visits. Matomo uses cookies (text files) which are saved on your computer and which allow us to analyze how you use our website. The website user information generated by the cookies will only be saved on the servers of our IT Department. We use this information to analyze www.eso.org visits and to prepare reports on website activities. These data will not be disclosed to third parties.
On behalf of ESO, Matomo will use this information for the purpose of evaluating your use of the website, compiling reports on website activity and providing other services relating to website activity and internet usage.
Matomo cookies settings:
Additional Third-party cookies on ESO websites: some of our pages display content from external providers, e.g. YouTube.
Such third-party services are outside of ESO control and may, at any time, change their terms of service, use of cookies, etc.
YouTube: Some videos on the ESO website are embedded from ESO’s official YouTube channel. We have enabled YouTube’s privacy-enhanced mode, meaning that no cookies are set unless the user actively clicks on the video to play it. Additionally, in this mode, YouTube does not store any personally identifiable cookie data for embedded video playbacks. For more details, please refer to YouTube’s embedding videos information page.
Cookies can also be classified based on the following elements.
Regarding the domain, there are:
- First-party cookies, set by the website you are currently visiting. They are stored by the same domain that you are browsing and are used to enhance your experience on that site;
- Third-party cookies, set by a domain other than the one you are currently visiting.
As for their duration, cookies can be:
- Browser-session cookies, which are deleted when the user closes the browser;
- Stored cookies, which stay on the user's device for a predetermined period of time.
How to manage cookies
Cookie settings: You can modify your cookie choices for the ESO webpages at any time by clicking on the link Cookie settings at the bottom of any page.
In your browser: If you wish to delete cookies or instruct your browser to delete or block cookies by default, please visit the help pages of your browser:
Please be aware that if you delete or decline cookies, certain functionalities of our website may be not be available and your browsing experience may be affected.
You can set most browsers to prevent any cookies being placed on your device, but you may then have to manually adjust some preferences every time you visit a site/page. And some services and functionalities may not work properly at all (e.g. profile logging-in, shop check out).
Updates to the ESO Cookies Policy
The ESO Cookies Policy may be subject to future updates, which will be made available on this page.
Additional information
For any queries related to cookies, please contact: pdprATesoDOTorg.
As ESO public webpages are managed by our Department of Communication, your questions will be dealt with the support of the said Department.