Astronomi su po prvi put uspjeli kombinirati najdublje optičke slike svemira, dobivene Hubble svemirskim teleskopom, s jednako oštrim slikama u bliskom infracrvenom dijelu spektra, koristeći sofisticirani novi laserski sustav zvijezda za prilagodljivu optiku u opservatoriju WM Keck na Havajima. Nova zapažanja, predstavljena ovog tjedna na sastanku Američkog astronomskog društva (AAS) u San Diegu, otkrivaju neviđene detalje sudarajućih galaksija s masivnim crnim rupama na njihovim jezgrama, koje se vide na udaljenosti od oko 5 milijardi svjetlosnih godina, kada je svemir bio tek nešto više od polovice sadašnje dobi.
Promatranje udaljenih galaksija u infracrvenom rasponu otkriva starije populacije zvijezda nego što se mogu vidjeti na optičkim valnim duljinama, a infracrveno svjetlo također prodire u oblake međuzvjezdane prašine lakše od optičke svjetlosti. Nove infracrvene slike udaljenih galaksija dobila je ekipa istraživača sa Sveučilišta u Kaliforniji, Santa Cruz, UCLA i opservatorija W. Keck. Jason Melbourne, student poslijediplomskog studija u UC Santa Cruz i vodeći autor studije, rekao je da početni nalazi uključuju neka iznenađenja i da će istraživači nastaviti analizirati podatke u narednim tjednima.
"Nikada prije nismo uspjeli postići ovu razinu prostornog razlučivanja infracrvenom vezom", rekao je Melbourne.
Uz Melbourne, istraživački tim, koji predvode David Koo iz UCSC-a i James Larkin iz UCLA-e, uključuje Jennifer Lotz, Claire Max i Jerry Nelson iz UCSC-a; Shelley Wright i Matthew Barczys na UCLA; i Antonin H. Bouchez, Jason Chin, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul J. Stomski, Douglas Summers, Marcos A. van Dam i Peter L. Wizinowich iz Keck Observatory.
"Po prvi put u ovim dubokim slikama svemira možemo pokriti sve valne duljine svjetlosti, od optičke do infracrvene, s istom razinom prostorne rezolucije. To nam omogućuje promatranje detaljnih podstruktura u udaljenim galaksijama i proučavanje njihovih sastavnih zvijezda s točnošću koju drugačije ne bismo mogli postići “, rekao je Koo, profesor astronomije i astrofizike na UCSC.
Slike su dobili Wright i Keck AO tim tijekom ispitivanja laserske prilagodljive optike sustava vodećih zvijezda na 10-metarskom teleskopu Keck II. Oni su prve znanstveno kvalitetne slike dalekih galaksija dobivenih novim sustavom. Ovo je veliki korak za istraživanje catske blagajne Centra za adaptivnu optiku (CATS), koji će koristiti prilagodljivu optiku za promatranje velikog uzorka slabih, dalekih galaksija u ranom svemiru, rekao je Larkin iz UCLA-e.
"Nekoliko smo godina naporno radili uzimajući podatke oko svijetlih zvijezda. Ali bili smo vrlo ograničeni u pogledu broja i vrsta objekata koje možemo promatrati. Samo laserom možemo doći do najbogatijih i najuzbudljivijih ciljeva. " Rekao je Larkin.
Adaptivna optika (AO) ispravlja zamućeni efekt atmosfere, što ozbiljno degradira slike koje vide zemaljski teleskopi. AO sustav precizno mjeri ovo zamagljivanje i ispravlja sliku koristeći ogledalo koje se deformira, primjenjujući korekcije stotine puta u sekundi. Da bi mjerio zamagljivanje, AO zahtijeva svijetlu točku-izvor svjetlosti u vidnom polju teleskopa, koji se može stvoriti umjetno pomoću lasera da pobuđuje atome natrija u gornjoj atmosferi, uzrokujući im da svijetle. Bez takve zvijezde laserskog vodiča, astronomi su se morali osloniti na svijetle zvijezde ("prirodne zvijezde vodiča"), što drastično ograničava mjesto na kojem se AO može koristiti na nebu. Nadalje, prirodne zvijezde vodiča previše su svijetle da bi dopuštale promatranje vrlo slabih, dalekih galaksija na istom dijelu neba, rekao je Koo.
"Dolazak zvijezde laserskog vodiča u Keck otvorio je nebo za promatranje adaptivne optike i sada se Keck možemo koristiti za fokusiranje na ona polja gdje već imamo divne, duboke optičke slike sa Hubble svemirskog teleskopa", rekao je Koo.
Budući da je promjer ogledala Keck teleskopa četiri puta veći od Hubbleovog, u bliskom infracrvenom svjetlu može se dobiti slike četiri puta oštrije od Hubblea sada kada je dostupan laserski prilagodljivi optički sistem optičkih zvijezda koji će nadvladati efekte zamagljivanja atmosfere.
Slike predstavljene na sastanku AAS-a dobivene su u području neba koje je poznato kao polje GOODS-South, gdje su Hubble, rendgenski opservatorij Chandra i drugi teleskopi već izvršili duboka zapažanja. Na slikama je šest slabašnih galaksija, uključujući dva izvora rendgenskih zraka koje je Chandra identificirala. Rendgenske emisije, u kombinaciji s poremećenom morfologijom ovih objekata, sugerirale su nedavne aktivnosti spajanja, rekao je Melbourne. Spajanje može usmjeriti velike količine materije u središte galaksije, a emisije rendgenskih zraka iz galaktičkog centra ukazuju na prisutnost ogromne crne rupe koja aktivno troši tvar.
"Sada smo prilično sigurni da vidimo galaksije koje su prošle nedavno spajanja", rekao je Melbourne. "Jedan od tih sustava ima dvostruko jezgro, tako da zapravo možete vidjeti dvije jezgre galaksija koje se spajaju. Drugi je sustav neuređen - izgleda kao olupina vlaka - i puno je jači izvor rendgenskih zraka. "
Pored osvjetljavanja galaktičkog jezgra s rendgenskim emisijama, spajanja također pokreću stvaranje novih zvijezda šokantnim i komprimirajućim oblacima plina. Stoga su istraživači bili iznenađeni kada su otkrili da sustavom s dvostrukim jezgrom dominiraju relativno stare zvijezde i čini se da ne proizvodi mnogo mladih zvijezda.
"Ako smo u pravu oko scenarija spajanja, tada se to spajanje događa između dviju galaksija koje su već formirale većinu svojih zvijezda prije nekoliko milijardi godina i nije im preostalo puno plina za stvaranje novih zvijezda", rekao je Melbourne.
Ako dodatna studija pokaže da su takvi objekti uobičajeni još u vremenu, ova bi opažanja mogla pomoći objasniti jednu od zagonetki formiranja galaksija. Prema prevladavajućoj teoriji hijerarhijskih formiranja galaksija, velike galaksije nastaju tokom milijardi godina spajanjem manjih galaksija. Budući da spajanja pokreću stvaranje zvijezda, bilo je teško objasniti postojanje vrlo velikih galaksija kojima nedostaju značajne populacije mladih zvijezda.
„Jedna ideja je da možete imati takozvano suho spajanje, gdje se dvije galaksije pune starih zvijezda, ali malo plina spajaju bez formiranja mnogih novih zvijezda. Ono što vidimo u ovom objektu podudara se sa suhim spajanjem ”, rekao je Melbourne. "Čak i pri suhom spajanju, još uvijek može biti dovoljno plina da se napuni crna rupa, stvarajući rendgenske zrake, ali nedovoljno da se dobije snažan prasak formiranja zvijezda."
Daljnja zapažanja na srednjim do daleko infracrvenim valnim duljinama, koja se očekuju kasnije ove godine iz Svemirskog teleskopa Spitzer, mogu vam pomoći u potvrđivanju toga. Podaci iz Spitzera pružit će bolji pokazatelj sadržaja prašine u galaksiji, što je ključna varijabla u tumačenju ovih opažanja, rekao je Melbourne.
Sustav adaptivne optike laserske zvijezde financirao je Fondaciju W. Keck. Umjetni laserski sustav zvijezda razvijen je i integriran u partnerstvo između Lawrence Livermore National Laboratory i W. Laser je integriran u Kecku uz pomoć Dee Pennington, Curtis Brown i Pam Danforth. NIRC2 kameru za blizinu infracrvene veze razvili su Kalifornijski tehnološki institut, UCLA i Keck Observatory. Opservatorij Keck djeluje kao znanstveno partnerstvo između CalTech-a, Sveučilišta u Kaliforniji i Nacionalne uprave za zrakoplovstvo i svemir.
Ovaj rad je podržan od strane Centra za adaptivnu optiku, Nacionalnog centra za znanost i tehnologiju Nacionalne zaklade kojim upravlja UC Santa Cruz.
Izvorni izvor: Keck News Release
