kääpiögalaksit

Vihreä herne - galaksi, joka kuumensi kosmoksen

To, 01/14/2016 - 23:09 Markus Hotakainen
Vihreä herne -galaksi

Alkuräjähdyksen jäljiltä maailmankaikkeus oli niin kuuma ja tiheä, että kaikki aine oli ionisoitunutta – toisin sanoen elektronit olivat ytimien ympäriltä karkuteillä. 

Kuitenkin jo 380 000 vuoden kuluttua lämpötila oli laskenut niin paljon, että atomien ytimet ja elektronit löivät hynttyyt yhteen. Alati laajeneva maailmankaikkeus muuttui läpinäkyväksi, säteily pääsi kulkemaan esteettä ja aine saattoi kasautua vety- ja heliumpilviksi.

Valtavista kaasupilvistä muodostuivat ensimmäiset ja tähdet ja galaksit – kunnes noin miljardi vuotta myöhemmin maailmankaikkeus kuumeni uudelleen.

Ylivoimaisesti yleisin alkuaine vety ionisoitui uudelleen, mutta tähän saakka syytä siihen ei ole tiedetty. Tai ainakin siitä on käyty kovaa kiistaa.

Nyt näyttäisi siltä, että syypäitä tähän kuumentumiseen olivat nuoret kääpiögalaksit. 

Galaksit ovat olleet aiemminkin epäiltyjen listalla, mutta kansainvälinen tutkijaryhmä on tehnyt Hubble-avaruusteleskoopilla ultraviolettihavaintoja, jotka vahvistavat arvelun. 

Tutkimuksen kohteena oli suhteellisen läheinen, hyvin tiivis kääpiögalaksi. Sen todettiin lähettävän voimakkaasti ionisoivaa säteilyä, juuri sellaista, joka voisi olla vastuussa maailmankaikkeuden alkuaikojen ionisaatiosta.

"Galaksi vaikuttaa erinomaiselta paikalliselta vastineelta lukuisille kääpiögalakseille, joiden on arveltu aiheuttaneen varhaisen maailmankaikkeuden ionisoitumisen uudelleen", toteaa tutkijaryhmää johtanut Trinh Thuan Virginian yliopistosta.

Teorian ongelmana on ollut se, että galaksien lähettämän ionisoivan säteilyn pitää päästä etenemään galaksienväliseen avaruuteen: yleensä sen matka päättyy jo galaksien omiin kaasu- ja pölypilviin. Aiemmin ei ole onnistuttu havaitsemaan galaksia, joka lähettäisi riittävästi ultraviolettisäteilyä riittävän kauas avaruuteen.

Tuoreen tutkimuksen kohteiksi valittiin "vihreiksi herneiksi" kutsuttuja pienikokoisia, pyöreitä, hyvin tiiviitä ja näkyvän valon alueella vihreinä näkyviä galakseja. Niissä tapahtuu voimakkaita supernovaräjähdyksiä, joissa vapautuvat ionisoivat fotonit pääsevät galaksienväliseen avaruuteen saakka. Tai näin oletettu. Ja ihan syystä.

Sloan Digital Sky Survey -kartoituksen tietokannasta löytyi peräti 5 000 galaksia, jotka ovat hyvin tiiviitä ja säteilevät hyvin voimakkaasti ultraviolettialueella. Niistä viisi valittiin Hubble-avaruusteleskoopilla tehtävien havaintojen kohteiksi.

Yksi niistä, kuvassa näkyvä J0925+1403, on noin kolmen miljardin valovuoden etäisyydellä. Vain noin 6 000 valovuoden läpimittaisen galaksin todettiin lähettävän ionisoivia fotoneita voimakkaammin kuin koskaan aiemmin on havaittu.

"Hubblella tehtävien lisähavaintojen avulla odotamme ymmärtävämme paremmin, miten fotonit sinkoutuvat tällaisista galakseista, ja millaiset galaksit saivat aikaan kosmisen ionisoitumisen", sanoo Trinh.

Tutkimuksesta kerrottiin EurekAlert-uutissivustolla ja se on julkaistu Nature-tiedelehdessä (maksullinen).

Kuva: NASA

Ultratiheiden kääpiöiden yötaivas tulvii tähtiä

Ma, 07/27/2015 - 18:33 Markus Hotakainen
Kaksi tiheää kääpiögalaksia

Miltä näyttäisi yötaivas, jos sattuisi asustamaan kääpiögalaksissa nimeltä M59-UCD3? Ainakaan sitä ei todennäköisesti kutsuisi yötaivaaksi, sillä sitä kirjoisivat miljoonat tähdet. 

Kaksi San Josén valtionyliopiston opiskelijaa on löytänyt kaksi pienikokoista galaksia, joissa tähtiä on monin verroin tiheämmässä kuin Linnunradan ruuhkaisimmilla seuduilla.

M59-UCD3 on läpimitaltaan vain noin 500 valovuotta, mutta sen tähtitiheys on 10 000 kertaa suurempi kuin Auringon lähiympäristössä. Toisessa galaksissa, M85-HCC1:ssä, niitä on vielä viljammalti: noin miljoona kertaa enemmän kuin omassa kosmisessa naapurustossamme.

 

 

Vastikään löytyneet, tiheimmät tunnetut tähtijärjestelmät kuuluvat uuteen galaksiluokkaan, joka on saanut nimekseen "ultrakompaktit kääpiöt" (UCD, ultracompact dwarf). Ne sijoittuvat ominaisuuksiltaan galaksien ja pallomaisten tähtijoukkojen välille.  

Michael Sandoval ja Richard Vo käyttivät tutkimuksessaan Sloan Digital Sky Surveyn, Subaru- ja Hubble-avaruusteleskoopin havaintoja sekä eteläisellä pallonpuoliskolla sijaitsevalla SOAR-teleskoopilla (Southern Astrophysical Research Telescope) kerättyä spektridataa. 

Spektrimittausten perusteella kaksikko pystyi toteamaan, että M59-UCD3 on elliptisen M59-galaksin seuralainen. Samalla selvisi galaksin tähtien ikä ja alkuainekoostumus.

"Tällaisia ultrakompakteja tähtijärjestelmiä on helppo löytää, kun vain tietää mistä etsiä. Kukaan ei silti huomannut niitä vuosikymmeniin, sillä sellaisia ei kuviteltu olevan olemassakaan: ne piileskelivät ihan näkösällä", ihmettelee Vo.

UCD-galaksien alkuperä on toistaiseksi hämärän peitossa. Ne voivat olla jäänteitä suurempien galaksien silpomien kääpiögalaksien keskusalueista, yhteensulautuneita tähtien superjoukkoja tai jo alkujaan hyvin tiheitä kääpiögalakseja, jotka ovat syntyneet pimeän aineen pienimpien tihentymien ympärille.

Sandoval pitää todennäköisimpänä ensimmäistä vaihtoehtoa. "Yksi parhaista johtolangoista on, että joissakin UCD-galakseissa on hyvin suuri supermassiivinen musta aukko. Se viittaa siihen, että galaksit ovat alun perin olleet paljon suurempia, mutta ne ovat menettäneet harvemmat ulko-osansa. Jäljelle on jäänyt vain tiheä ydin." 

Selityksen uskottavuutta lisää se, että kaikki tunnetut UCD-galaksit ovat kookkaiden galaksien seuralaisia. Suurempi galaksi on voinut vetovoimallaan hamuta pienemmän järjestelmän tähtiä itseensä.

UCD-galakseissa on myös suhteellisen paljon rautaa. Suurissa galakseissa syntyy tehokkaammin raskaita alkuaineita, joten silläkin perusteella kääpiöt näyttäisivät olevan entisiä jättiläisiä tai ainakin normaalikokoisia galakseja.

Kääpiögalakseista kerrottiin National Optical Astronomy Observatoryn uutissivuilla ja tutkimus on julkaistu Astrophysical Journal -tiedelehdessä

Kuvat: A. Romanowsky (SJSU)/Subaru/Hubble Legacy Archive (galaksit), NASA/ESA/G. Bacon (STScI)/P. van Dokkum (Yale University) (yötaivas)