Skip to main content
17. nóvember 2022

Nýju ljósi varpað á dreifingu stjarna í nálægum dvergvetrarbrautum

Nýju ljósi varpað á dreifingu stjarna í nálægum dvergvetrarbrautum - á vefsíðu Háskóla Íslands

Stjarnvísindamenn og fyrrverandi doktorsnemi við Háskóla Íslands og samstarfsmenn þeirra eru höfundar nýrrar vísindagreinar sem birtist í nýjasta hefti Physical Review Letters, einu virtasta vísindatímariti heims í eðlisfræði. Í greininni er nýju ljósi varpað á myndun og dreifingu stjarna í dvergvetrarbrautum.

Aðalhöfundur greinarinnar er Jan Burger en hann lauk doktorsprófi frá Háskóla Íslands í ágúst 2021. Greinin byggist að mestu á doktorsrannsóknum Jans undir leiðsögn Jesús Zavala Franco, prófessors við Raunvísindadeild Háskóla Íslands. Rannsóknaáherslur Jesús eru á sviði heimsfræði og myndun og þróun vetrabrauta með sérstaka áherslu á hulduefni (e. dark matter), sem er talið eitt af meginbyggingarefnum alheimsins. Jan er nú nýdoktor við Max Planck stofnunina í stjarneðlisfræði í Þýskalandi.

Markmið rannsóknarinnar sem sagt er er frá í Physical Review Letters er að prófa hvaða áhrif örlitlar breytingar á líkönum af tilbúinni dvergvetrarbraut hefðu á dreifingu stjarna í slíkri vetrarbraut. Dvergvetrarbrautir eru skilgreindar sem vetrarbrautir sem hafa færri en eina milljón stjarna og eins og fram kemur á Stjörnufræðivefnum eru dvergvetrarbrautir oft taldar byggingareiningar stærri vetrarbrauta. Með rannsókninni var leitað skýringa á því hvers vegna svokallaður hreyfimiðaður massi í miðju sumra dvergvetrarbrauta sem uppgötvaðar hafa verið, er minni en gera megi ráð fyrir út frá kenningunni um kalt hulduefni og þar með líkönum stjarneðlisfræðinga af heiminum.

Ýmsar skýringar geta verið á þessu misræmi en í rannsókninni beindu Jan og samstarfsfélagar sjónum sínum að mögulegu hlutverki tveggja ferla sem ekki hafa verið kannaðir áður, svokallaða snögga sprengistjörnusvörun (e. impulsive supernova feedback - SNF) og sjálfvíxlverkandi hulduefni (e. self-interacting dark matter - SIDM). 

Í rannsóknunum hermdu vísindamennirnir myndun dvergvetrarbrautar með mismunandi hætti, þ.e. út frá mismunandi „uppskriftum“ af myndun stjarna innan vetrarbrautarinnar og með mis-miklum áhrifum SIDM og SNF. Þannig gátu þeir skoðað dreifingu brautarfjölskyldna stjarna, hópa stjarna sem eru á svipuðum aldri og með svipað málminnihald.

Í ljós kom að dreifing brautarfjölskyldnanna í dvergvetrarbrautinni reyndist mismunandi eftir því hvort hin snögga sprengistjörnusvörun (SNF) var virk í líkaninu eða ekki óháð styrk sjálfvíxlverkunarinnar. „Við höfum vitað að SNF væri til en hvort það skýri lítinn þéttleika stjarna í miðju dvergvetrabrauta er háð því hversu snögg sprengistjörnusvörunin er,“ segir Jan og bætir við að innan fárra ára verði hægt að varpa enn skýrara ljósi á málið með Roman-stjörnusjónauka NASA, Bandarísku geimferðastofnunarinnar, sem nú er í smíðum. Hlutverk sjónaukans er að færa vísindamenn nær sannleikanum um hulduefni og -orku. 

Aðspurður segir Jan að rannsóknin hafi því mikla þýðingu. „Við erum komin með fræðilega forspá sem innan nokkurra ára mun færa okkur frekari upplýsingar um það hvernig stjörnur myndast og springa í nærliggjandi dvergvetrarbrautum. Mögulega mun hún einnig færa okkur meiri fróðleik um agnaeiginleika hulduefnis,“ segir Jan.

Greinina má lesa á vef Physical Review Letters.

Gunnlaugi Björnssyni, vísindamanni við Raunvísindastofnun, eru færðar kærar þakkir fyrir yfirlestur á textanum.

Jan Burger og Jesús Zavala Franco