Pentru prima dată, astronomii au reușit să combine cele mai profunde imagini optice ale universului, obținute de Telescopul spațial Hubble, cu imagini la fel de ascuțite în partea infraroșu aproape a spectrului folosind un nou sistem sofisticat de stele cu ghid laser pentru optică adaptivă. la Observatorul WM Keck din Hawaii. Noile observații, prezentate în cadrul reuniunii American Astronomical Society (AAS) de la San Diego din această săptămână, dezvăluie detalii inedite despre galaxiile de coliziune cu găuri negre masive la miezurile lor, văzute la o distanță de aproximativ 5 miliarde de ani-lumină, când universul era puțin peste jumătate din vârsta actuală.
Observarea galaxiilor îndepărtate în raza infraroșu dezvăluie populații mai vechi de stele decât se pot observa la lungimile de undă optice, iar lumina infraroșie pătrunde, de asemenea, în nori de praf interstelar mai ușor decât lumina optică. Noile imagini infraroșii ale galaxiilor îndepărtate au fost obținute de o echipă de cercetători de la Universitatea California, Santa Cruz, UCLA și Observatorul W. Keck. Jason Melbourne, student absolvent la UC Santa Cruz și autor principal al studiului, a declarat că rezultatele inițiale includ unele surprize și că cercetătorii vor continua să analizeze datele în următoarele săptămâni.
„Nu am reușit niciodată să atingem acest nivel de rezoluție spațială în infraroșu”, a spus Melbourne.
În plus față de Melbourne, echipa de cercetare, condusă de David Koo de la UCSC și James Larkin de la UCLA, include Jennifer Lotz, Claire Max și Jerry Nelson la UCSC; Shelley Wright și Matthew Barczys la UCLA; și Antonin H. Bouchez, Jason Chin, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul J. Stomski, Douglas Summers, Marcos A. van Dam și Peter L. Wizinowich la Observatorul Keck.
„Pentru prima dată în aceste imagini profunde ale universului putem acoperi toate lungimile de undă ale luminii de la optică la infraroșu, cu același nivel de rezoluție spațială. Acest lucru ne permite să observăm substructuri detaliate în galaxiile îndepărtate și să studiem stelele lor constitutive cu o precizie pe care nu am putea să o obținem altfel ”, a spus Koo, profesor de astronomie și astrofizică la UCSC.
Imaginile au fost obținute de Wright și echipa Keck AO în timpul testării sistemului optic adaptiv cu stea ghid laser pe telescopul Keck II de 10 metri. Sunt primele imagini de calitate științifică a galaxiilor îndepărtate obținute cu noul sistem. Acest lucru marchează un pas major pentru Centrul pentru Trezoreria Opticii Adaptive (CATS), care va folosi optica adaptivă pentru a observa un eșantion mare de galaxii slabe și îndepărtate din universul timpuriu, a declarat Larkin al UCLA.
„Am muncit foarte mult timp de câțiva ani, luând date despre stele strălucitoare. Dar am fost foarte restrânși în ceea ce privește numărul și tipurile de obiecte pe care le putem observa. Doar cu ajutorul laserului putem ajunge acum la cele mai bogate și interesante ținte. " Spuse Larkin.
Optica adaptivă (AO) corectează efectul de estompare a atmosferei, care degradează grav imaginile văzute de telescoapele la sol. Un sistem AO măsoară cu precizie această neclaritate și corectează imaginea folosind o oglindă deformabilă, aplicând corecții de sute de ori pe secundă. Pentru a măsura estomparea, AO necesită o sursă luminoasă de lumină în câmpul de vedere al telescopului, care poate fi creat artificial folosind un laser pentru a excita atomii de sodiu în atmosfera superioară, provocându-i să strălucească. Fără o astfel de stea cu ghid laser, astronomii au fost nevoiți să se bazeze pe stele strălucitoare („stele ghid naturale”), care limitează drastic unde poate fi folosit AO pe cer. Mai mult, stelele de ghid natural sunt prea strălucitoare pentru a permite observații de galaxii foarte slabe și îndepărtate în aceeași parte a cerului, a spus Koo.
„Apariția stelei cu ghid laser la Keck a deschis cerul pentru observații de optică adaptivă, iar acum putem folosi Keck pentru a ne concentra pe acele câmpuri unde avem deja imagini optice profunde minunate de la Telescopul Spațial Hubble”, a spus Koo.
Deoarece diametrul oglinzii telescopului Keck este de patru ori mai mare decât cel al lui Hubble, acesta poate obține imagini de patru ori mai clare decât Hubble în infraroșu aproape acum, când sistemul optic adaptiv cu stea ghid laser este disponibil pentru a depăși efectele estompante ale atmosferei.
Imaginile prezentate la întâlnirea AAS au fost obținute într-o zonă a cerului cunoscută sub denumirea de GOODS-South field, unde deja au fost făcute observații profunde de Hubble, Observatorul de raze X Chandra și alte telescoape. Există șase galaxii slabe în imagini, inclusiv două surse de raze X identificate de Chandra. Emisiile de raze X, combinate cu morfologia dezordonată a acestor obiecte, au sugerat activitatea recentă de fuziune, a spus Melbourne. Fuziunile pot îmbina cantități mari de materie în centrul unei galaxii, iar emisiile de raze X din centrul galactic indică prezența unei găuri negre masive care consumă activ materie.
„Acum suntem destul de siguri că vedem galaxii care au suferit fuziuni recente”, a spus Melbourne. „Unul dintre aceste sisteme are un dublu nucleu, deci puteți vedea de fapt cei doi nuclei ai galaxiilor care fuzionează. Celălalt sistem este foarte dezordonat - arată ca o epavă a trenului și este o sursă de raze X mult mai puternică. "
Pe lângă faptul că luminează nucleul galactic cu emisii de raze X, fuziunile tind să declanșeze și formarea de noi stele prin șocarea și comprimarea norilor de gaz. Astfel, cercetătorii au fost surprinși să constate că sistemul cu un dublu nucleu este dominat de stele relativ vechi și nu pare să producă multe stele tinere.
„Dacă avem dreptate în ceea ce privește scenariul de fuziune, atunci această fuziune are loc între două galaxii care și-au format deja cele mai multe stele miliarde de ani înainte și nu au mai rămas mult gaz pentru a face noi stele”, a spus Melbourne.
Dacă studiul suplimentar arată că astfel de obiecte sunt comune mai departe în timp, aceste observații ar putea ajuta la explicarea unuia dintre puzzle-urile formării galaxiei. Conform teoriei formării galaxiei ierarhice predominante, galaxiile mari sunt construite de-a lungul a miliarde de ani, prin fuziuni între galaxii mai mici. De când fuziunile declanșează formarea stelelor, a fost dificil să se explice existența unor galaxii foarte mari care nu au populații semnificative de stele tinere.
„O idee este că poți avea o așa-numită fuziune uscată, în care două galaxii pline cu stele vechi, dar cu puțin gaz se contopește fără a forma multe stele noi. Ceea ce vedem în acest obiectiv este în concordanță cu o fuziune uscată ”, a spus Melbourne. „Chiar și într-o fuziune uscată, poate exista totuși suficient gaz pentru a alimenta gaura neagră, producând emisii de raze X, dar nu suficient pentru a produce o explozie puternică de formare de stele.”
Alte observații la lungimile de undă de la mijlocul până la infraroșu îndepărtat, așteptate la sfârșitul acestui an de la Spitzer Space Telescope, pot ajuta la confirmarea acestui lucru. Datele Spitzer vor oferi o mai bună indicație a conținutului de praf al galaxiei, o variabilă crucială în interpretarea acestor observații, a spus Melbourne.
Sistemul optic adaptiv cu ghid laser a fost finanțat de Fundația W. Keck. Sistemul artificial de ghid cu laser a fost dezvoltat și integrat într-un parteneriat între Lawrence Livermore National Laboratory și W. Láserul a fost integrat la Keck cu ajutorul Dee Pennington, Curtis Brown și Pam Danforth. Camera NIRC2 aproape cu infraroșu a fost dezvoltată de Institutul Tehnologic din California, UCLA și Observatorul Keck. Observatorul Keck este operat ca un parteneriat științific între CalTech, Universitatea din California și Administrația Națională de Aeronautică și Spațiu.
Această lucrare a fost susținută de Centrul pentru Optică Adaptivă, Centrul Național de Știință și Tehnologie al Fundației Științifice gestionat de UC Santa Cruz.
Sursa originală: Comunicat de presă Keck
