Astronomi so prvič lahko združili najgloblje optične slike vesolja, ki jih je pridobil vesoljski teleskop Hubble, z enako ostrimi slikami v bližnjem infrardečem delu spektra z uporabo izpopolnjenega novega laserskega vodilnega zvezdnega sistema za prilagodljivo optiko na observatoriju WM Keck na Havajih. Nova opažanja, predstavljena na sestanku Ameriškega astronomskega društva (AAS) v San Diegu ta teden, razkrivajo neslutene podrobnosti trčenja galaksij z masivnimi črnimi luknjami na njihovih jedrih, ki jih vidimo na razdalji približno 5 milijard svetlobnih let, ko je bilo vesolje nekaj več kot polovico sedanje starosti.
Če opazujemo oddaljene galaksije v infrardečem območju, razkrijemo starejše populacije zvezd, kot jih lahko opazimo pri optičnih valovnih dolžinah, infrardeča svetloba pa lažje prodira v oblake medzvezdnega prahu kot optična svetloba. Nove infrardeče slike oddaljenih galaksij je dobila skupina raziskovalcev iz kalifornijske univerze, Santa Cruza, UCLA in observatorija W. Keck. Jason Melbourne, študent pri UC Santa Cruz in glavni avtor študije, je dejal, da začetne ugotovitve vključujejo nekaj presenečenj in da bodo raziskovalci podatke še naprej analizirali v prihodnjih tednih.
"Še nikoli nismo uspeli doseči te ravni prostorske ločljivosti v infrardeči povezavi," je dejal Melbourne.
Poleg Melbourna, raziskovalna skupina, ki jo vodita David Koo iz UCSC in James Larkin iz UCLA, vključuje še Jennifer Lotz, Claire Max in Jerryja Nelsona iz UCSC; Shelley Wright in Matthew Barczys na UCLA; ter Antonin H. Bouchez, Jason Chin, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul J. Stomski, Douglas Summers, Marcos A. van Dam in Peter L. Wizinowich v observatoriju Keck.
"Prvič lahko v teh globokih slikah vesolja zajemamo vse valovne dolžine svetlobe od optičnega do infrardečega z enako stopnjo prostorske ločljivosti. To nam omogoča opazovanje podrobnih podkonstrukcij v oddaljenih galaksijah in preučevanje njihovih sestavnih zvezd z natančnostjo, ki je drugače ne bi mogli dobiti, "je dejal Koo, profesor astronomije in astrofizike na UCSC.
Slike so dobili Wright in ekipa Keck AO med testiranjem sistema laserske vodilne prilagodljive optike na 10-metrskem teleskopu Keck II. So prve znanstveno kakovostne slike daljnih galaksij, pridobljene z novim sistemom. To je pomemben korak za raziskovanje zakladniške blagajne Centra za prilagodljivo optiko (CATS), ki bo s prilagodljivo optiko opazoval velik vzorec šibkih, oddaljenih galaksij v zgodnjem vesolju, je povedal Larkin iz UCLA.
"Nekaj let smo se zelo trudili, da smo zbirali podatke okoli svetlih zvezd. Vendar smo bili zelo omejeni glede na število in vrste predmetov, ki jih lahko opazujemo. Šele z laserjem lahko zdaj dosežemo najbogatejše in najbolj vznemirljive cilje. " Je rekel Larkin.
Prilagodljiva optika (AO) popravi zamegljen učinek ozračja, kar resno poslabša slike, ki jih vidijo zemeljski teleskopi. AO sistem natančno meri to zameglitev in popravi sliko z uporabo deformabilnega zrcala, pri čemer stotinke na sekundo uporabi popravke. Za merjenje zamegljenosti AO zahteva svetel točkovni vir svetlobe v vidnem polju teleskopa, ki ga je mogoče umetno ustvariti z laserjem, da vzbudi natrijeve atome v zgornji atmosferi in povzroči, da se svetijo. Brez takšne zvezde laserskega vodnika so se morali astronomi zanašati na svetle zvezde ("naravne zvezde vodnikov"), ki drastično omejujejo, kje se lahko AO uporablja na nebu. Poleg tega so naravne zvezde vodnikov preveč svetle, da bi lahko na istem delu neba opazovale zelo šibke, oddaljene galaksije, je dejal Koo.
"Pojav zvezde laserskega vodnika v Kecku je odprl nebo za opazovanja prilagodljive optike. Zdaj se lahko Keck osredotočimo na tista polja, kjer že imamo čudovite, globoke optične slike iz vesoljskega teleskopa Hubble," je dejal Koo.
Ker je premer zrcala Keck Telescope štirikrat večji od Hubblovega, lahko v bližnjem infrardečem infrardečem sprejemu slike štirikrat ostrejše od Hubbleja zdaj, ko je na voljo laserski sistem za prilagodljivo optiko zvezda za premagovanje zameglitvenih vplivov ozračja.
Slike, ki so bile predstavljene na sestanku AAS, so bile pridobljene na nebesnem območju, znanem kot polje BLAGOVNO-južno polje, kjer so Hubble, rentgenski observatorij Chandra in drugi teleskopi že opravili globoka opažanja. Na slikah je šest šibkih galaksij, vključno z dvema viri rentgenskih žarkov, ki jih je identificiral Chandra. Melbourne je dejal, da so emisije rentgenskih žarkov v kombinaciji z neurejeno morfologijo teh predmetov predlagale nedavno združitveno dejavnost. Združitve lahko usmerijo velike količine snovi v središče galaksije, rentgenske emisije iz galaktičnega centra pa kažejo na prisotnost ogromne črne luknje, ki aktivno troši snov.
"Zdaj smo dokaj prepričani, da vidimo galaksije, ki so bile podvržene nedavnim združitvam," je dejal Melbourne. "Eden od teh sistemov ima dvojno jedro, tako da lahko dejansko vidite dve jedri združujočih se galaksij. Drugi sistem je zelo neurejen - videti je kot razbitina vlaka - in je veliko močnejši vir rentgenskih žarkov. "
Poleg osvetlitve galaktičnega jedra z rentgenskimi emisijami združitve ponavadi sprožijo nastanek novih zvezd s šokantnimi in stisnjenimi oblaki plina. Tako so raziskovalci presenečeni ugotovili, da v sistemu z dvojnim jedrom prevladujejo razmeroma stare zvezde in zdi se, da ne proizvaja veliko mladih zvezd.
"Če imamo prav o scenariju združitve, potem se ta združitev zgodi med dvema galaksijama, ki sta večino svojih zvezd že ustvarila pred milijardami let in nista imela veliko plina, da bi lahko ustvarili nove zvezde," je dejal Melbourne.
Če dodatna študija pokaže, da so takšni predmeti v preteklosti običajni, bi lahko ta opažanja pomagala razložiti eno od ugank tvorbe galaksij. V skladu s prevladujočo teorijo o hierarhični tvorbi galaksij se velike galaksije gradijo v več milijard letih s pomočjo združitev med manjšimi galaksijami. Ker združitve sprožijo nastajanje zvezd, je bilo težko razložiti obstoj zelo velikih galaksij, ki nimajo pomembne populacije mladih zvezd.
„Ena ideja je, da lahko imate tako imenovano suho združitev, kjer se dve galaksiji, polni starih zvezd, vendar malo plina, združita, ne da bi nastale številne nove zvezde. Kar vidimo v tem predmetu, je skladno s suho združitvijo, "je dejal Melbourne. "Tudi pri suhih združitvah je morda še vedno dovolj plina, da se nahrani črna luknja, kar povzroči rentgenske emisije, vendar premalo, da bi povzročilo močan nastanek zvezd."
Nadaljnja opazovanja pri srednjih do daleč infrardečih valovnih dolžinah, ki jih pričakujemo pozneje letos iz vesoljskega teleskopa Spitzer, lahko to potrdijo. Spitzerjevi podatki bodo zagotovili boljši prikaz vsebnosti prahu v galaksiji, kar je ključna spremenljivka pri razlagi teh opazovanj, je dejal Melbourne.
Sistem prilagodljive optike z lasersko vodilno zvezdo je financirala fundacija W. Keck. Sistem zvezde z umetnim laserskim vodnikom je bil razvit in integriran v partnerstvu med nacionalnim laboratorijem Lawrence Livermore in W. Laser je bil v podjetju Keck integriran s pomočjo Dee Pennington, Curtis Brown in Pam Danforth. Skoraj infrardečo kamero NIRC2 so razvili Kalifornijski tehnološki inštitut, UCLA in Keck Observatory. Observatorij Keck deluje kot znanstveno partnerstvo med CalTech, University of California in National Aeronavics and Space Administration.
To delo je podprlo Center za prilagodljivo optiko, Center za znanstvene in tehnološke ustanove Nacionalne znanstvene fundacije, ki ga upravlja UC Santa Cruz.
Izvirni vir: Keck News Release
