Svemirski teleskop Spitzer (SST) je četvrti i posljednji instrument u NASA-inoj Velikoj opservatoriji. SST je pratio svemirski teleskop Hubble (HST), Chandra X-Ray i Compton Gamma Ray opservatories u svemir 25. kolovoza 2003. Postavljen u Zemljinu heliocentričnu (solarnu) orbitu koja je pratila Zemlju, i radio je ispod 2,5 godine godišnje povelje u NASA Program Origins, SST je u svibnju 2004. godine otkrio prvo javno svjetlo - pružajući svijetu spektakularni infracrveni pogled licemjerne velike spiralne galaksije M51 u Canes Venatici.
Lord Rosse prvi je put opisao M51 kao „spiralnu maglu“ 1845. Tek kad je Edwin Hubble riješio slabe promjenjive zvijezde unutar drugog „M“ - M31 - taj je M51 i druge „spiralne maglice“ postigao rang jednak našem vlastitom Mliječnom putu - Galaxy!
No, imenovati stvar ne znači to objasniti. Jedna od najtežih stvari koja se može objasniti o bilo čemu je "Kako je postalo biti ono što jest?"
Prije nego što je objavljena SST-ova slika M51, astronomi su već dobili "glavu prema gore" na rijetkom primjeru klase udaljenih objekata na nebesima - ekspanzivno područje plina i prašine koje svijetli slabo i još uvijek bez nadzora zvjezdanog svjetla - upravo ona vrsta studija koja bi mogla revolucionirati način na koji astronomi razumiju formaciju galaksija. NASA-in Program za porijeklo učinio je veliki hit i sada je problem bio prebaciti trkača do kuće koristeći druge izvore podataka ...
U radu pod naslovom „Otkrivanje plinovite maglice velike ~ 200kpc pri z = ~ 2,7 sa Spiterskim svemirskim teleskopom” (objavljeno 29. ožujka 2005.), astrofizičar Arjun Dey iz Nacionalnog opservatorija za optičku astronomiju (NOAO) i kolege iz drugih organizacija ( uključujući operativni centar SST u Laboratoriji za mlazni pogon) skupljao je podatke s donje polovice em spektra - radio do vidljive svjetlosti - kako bi slikao rano stvaranje galaksijskih klastera povezanih s ovom uzbuđenom (i uzbudljivom) regijom prašine i plin koji se nalazi u vremenu i prostoru nekih 11,3 BLY-a.
Po riječima tima, "izvještavamo o otkriću vrlo velike prostorno proširene maglice povezane sa svjetlosnim srednjoenergetskim izvorom." Za tebe i mene to znači da su otkrili „davno, i daleku maternicu ranog galaktičkog rođenja“.
Objekt (SST24 J1434110 + 331733) prvotno je preslikan korištenjem SST-ovih MIPS i IRAC detektora tijekom srednjeg infracrvenog ispitivanja proljetnog sazviježđa Bootes krajem siječnja 2004. Nakon smanjenja podataka osoblja JPL postalo je jasno da SST24 može ponuditi neke izuzetno važan uvid u to misteriozno doba galaktike koja se odvija kad se mlade galaksije nalaze u tvarima formiranja zvijezda. Ali za prodor u ove stvari potrebno je proširiti sliku regije koristeći svjetlost iz cijelog em spektra.
Djelomično je potrebno imati drugi pogled na SST24 koji je upravljao ograničenim otvorom SST-ovog ogledala od 0,84 metra i onim dugim valnim duljinama povezanim s infracrvenim svjetlom. U najboljem slučaju, SST je otkrio središnju trećinu maglovitosti. (Instrumenti na SST-u ograničeni su na detaljima razlučivosti od 6 lučnih sekundi.) Tri ugrađena detektora (infracrvena kamera -IRAC, infracrveni spektrograf - IRS i višepojasni fotometar za Spitzer - MIPS) i analiziraju infracrveno svjetlo u sredini do daleko infracrvena valna duljina (3,6-160 mikrometara).
Iako svjetlost promatrana pomoću tri SST instrumenta uglavnom potječe iz "toplih" objekata (plinova i prašine), svjetlost iz gotovo-optičkih izvora također se može vidjeti nakon ekspanzijskog pomicanja na velikim udaljenostima. Zanimljivo je da je jednu posebnu svijetlu crtu u tom istom „blizu-optičkom svjetlu“ prvi put označio za astronomsku upotrebu astrofizičar Lyman Spitzer - imenjak samog SST-a - jedan od vodećih zagovornika infracrvene astronomije 20. stoljeća.
Pridružen podacima s drugih instrumenata, Dey i njegov tim sastavili su uvjerljiv slučaj aktivnih galaktičkih jezgara (AGN) unutar SST24. Ako se provjeri takav AGN pokazao bi da crne rupe igraju važnu ulogu u ranoj evoluciji galaksije. Takav primjer može itekako revolucionirati naše razumijevanje formiranja galaksija čineći AGN više uzrokom, a ne učinkom - stvaranjem galaksijskih skupina ...
Vizualni podaci koje je koristio tim povezan sa SST24 prikupljeni su korištenjem 4m i 2,1m teleskopa NOAO u Kitt Peaku, Arizona. Ti su instrumenti poboljšali SST rezoluciju za faktor gotovo osam puta. Ostali podaci dostupni u optičkom svjetlu proširili su sliku rezultata SST24. Tijekom svibnja i lipnja 2004., spektrografske informacije o SST24 (zajedno s prednjim i pozadinskim objektima) sakupljane su u fino podešenim i precizno orijentiranim trakama od jednog luka u drugom luku kroz 10-metarski instrument Keck I na Mauna Kea, Havaji.
Iz sažetka rada, „Svijetli infracrveni izvor prvi je put otkriven u opažanjima koja su rađena pomoću Svemirskog teleskopa Spitzer. Postojeći podaci širokopojasnih slika iz NOAO dubokog istraživanja širokog polja otkrili su da je srednji infracrveni izvor povezan s difuznim, prostorno proširenim, optičkim kolegama ... Spektroskopija i daljnje snimanje ... otkriva da optički izvor gotovo čisto emitira maglu s malo, ako ih ima, difuznom kontinuiranom emisijom. "
Zrele galaksije obično prikazuju čitav spektar svjetlosti generirane zračenjem crnih tijela iz zvjezdanih fotosfera. Takvi širokopojasni spektri obično su pojačani uskim, svijetlim emisijskim linijama povezanim s atomskom pobudom. Ali u spektru SST24 dominira jedan uski raspon zračenja. Taj se pojas premda pomaknuo 3,7 puta zbog 11,3 BLY recesije - asocira na frekvenciju "Lyman Alpha" koju emitira vodikov plin. Obično se takvi Lyman-alfa oblaci zrače stimulacijom iz udaljenih pozadinskih kvazara. Ali u slučaju SST24, možda je uključen drugi mehanizam - izvor crne rupe u samoj magli.
Značeći strukturu SST24, znanstveni tim utvrdio je da se njegov AGN pomaknuo iz središta oblaka za gotovo jednu desetinu punog opsega oblaka. Iako je nejasno kakav utjecaj ovaj pomak ima na formiranje galaksija, činjenica toga mora biti ugrađena u to kako ćemo modelirati stvaranje galaksijskih skupina u budućnosti.
Spektrografski pomaci u svjetlu Lyman alfa također pokazuju da se središnja regija od 100 KLY SST24 polako okreće i sadrži masovni ekvivalent od oko 6 trilijuna sunca - nekih 5x veće od naših vlastitih galaksija Mliječni Put i Whirlpool (M51). SST24 uključuje područje svemira koje lako obuhvaća čitavu Mliječnu stazu i svih dvanaest satelitskih galaksija.
Ali SST24 nije posve lišen formiranja zvijezda. Tim izvještava da "mlada zvijezda koja formira galaksiju leži blizu sjevernog kraja magline." Ta je galaksija pocrvenjena od prašine, ima istu crvenu pomak kao i Lyman-alfa zračenje, plus širokopojasno zračenje povezano sa stvaranjem zvijezda. Ova galaksija ne daje naznaku da ima AGN. Zbog toga ćemo uskoro moći saznati da AGN-ovi možda neće igrati ulogu bitnu za formiranje svih galaksija.
Iako je radiofrekventno ispitivanje SST24 teško (zbog problema sa rješavanjem na velikim valnim duljinama), tim ističe da njegov omjer gustoće srednjeg infracrvenog i radio-vala, "pokazuje nevjerojatnu sličnost galaksijama prašine zvijezda ..." Iz tog razloga dijelovi SST24 mat prolazi kroz razdoblje brzog zvjezdane evolucije koje bi brzo moglo dovesti do otkrivanja pune puhane galaksije bogate svjetlosnim uzgajivačkim zvijezdama ...
SST24 nije jedini Lyman-alfa oblak koji je ikada otkriven, ali naučni tim neobično smatra one rijetke koje otkrivaju: "Rijetka ovih> 100kpc oblaka limman-alfa, njihova povezanost s moćnim prevelikim gustoćama AGN-a i galaksije, a njihova energija sve sugerira da su ta područja mjesta formacije najmasivnijih galaksija. Ako je to slučaj, razumijevanje fizičkih uvjeta i energije tih sustava može pružiti važan uvid u masivni proces formiranja galaksije. "
Napisao Jeff Barbour
