Astronómovia boli prvýkrát schopní kombinovať najhlbšie optické obrazy vesmíru, ktoré získali Hubbleov vesmírny teleskop, s rovnako ostrými obrazmi v blízkej infračervenej oblasti spektra pomocou sofistikovaného nového systému laserových vodiacich hviezd pre adaptívnu optiku. na observatóriu WM Keck na Havaji. Nové pozorovania, ktoré boli prezentované na stretnutí Americkej astronomickej spoločnosti (AAS) v San Diegu tento týždeň, odhaľujú bezprecedentné podrobnosti o zrážkach galaxií s mohutnými čiernymi dierami v ich jadrách, ktoré boli pozorované vo vzdialenosti asi 5 miliárd svetelných rokov, keď bol vesmír o niečo viac ako polovica súčasného veku.
Pozorovanie vzdialených galaxií v infračervenom pásme odhaľuje staršie populácie hviezd, ako je možné vidieť na optických vlnových dĺžkach, a infračervené svetlo tiež ľahšie preniká do oblakov medzihviezdneho prachu ako optické svetlo. Nové infračervené snímky vzdialených galaxií boli získané tímom výskumníkov z Kalifornskej univerzity, Santa Cruz, UCLA a observatória W. Keck. Jason Melbourne, postgraduálny študent na UC Santa Cruz a hlavný autor štúdie, uviedol, že počiatočné zistenia zahŕňajú určité prekvapenia a že vedci budú údaje analyzovať aj v nasledujúcich týždňoch.
"Nikdy sme neboli schopní dosiahnuť túto úroveň priestorového rozlíšenia v infračervenom spektre," uviedol Melbourne.
Okrem Melbourne zahŕňa výskumný tím pod vedením Davida Koo z UCSC a James Larkin z UCLA Jennifer Lotz, Claire Max a Jerry Nelson v UCSC; Shelley Wright a Matthew Barczys v UCLA; a Antonin H. Bouchez, Jason Chin, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul J. Stomski, Douglas Summers, Marcos A. van Dam a Peter L. Wizinowich na observatóriu Keck.
„Prvýkrát v týchto hlbokých obrazoch vesmíru môžeme pokryť všetky vlnové dĺžky svetla od optického po infračervené s rovnakou úrovňou priestorového rozlíšenia. To nám umožňuje pozorovať podrobné subštruktúry vo vzdialených galaxiách a študovať ich hviezdy s presnosťou, ktorú by sme nemohli získať inak, “povedal Koo, profesor astronómie a astrofyziky v UCSC.
Snímky boli získané Wrightom a tímom Keck AO počas testovania adaptívneho optického systému vodiacej hviezdy laserového sprievodcu na 10-metrovom ďalekohľade Keck II. Sú to prvé obrazy vzdialených galaxií získané vo vedeckej kvalite získané pomocou nového systému. Toto je hlavný krok pre Centrum pre výskum adaptívnej optiky (CATS), ktoré bude používať adaptívnu optiku na pozorovanie veľkej vzorky slabých vzdialených galaxií v ranom vesmíre, uviedla Larkinová.
„Už niekoľko rokov sme veľmi tvrdo pracovali na tom, aby sme získali údaje okolo jasných hviezd. Z hľadiska počtu a typov objektov, ktoré môžeme pozorovať, sme však veľmi obmedzení. Iba pomocou lasera môžeme teraz dosiahnuť najbohatšie a najzaujímavejšie ciele. “ Povedal Larkin.
Adaptívna optika (AO) koriguje rozmazaný efekt atmosféry, ktorý vážne degraduje obrazy videné pozemnými teleskopmi. Systém AO presne meria toto rozmazanie a koriguje obraz pomocou deformovateľného zrkadla, pričom korekcie aplikuje stokrát za sekundu. Na meranie rozmazania si AO vyžaduje jasný bodový zdroj svetla v zornom poli ďalekohľadu, ktorý sa dá umelo vytvoriť pomocou lasera na excitáciu atómov sodíka v hornej atmosfére, čo spôsobuje ich žiarenie. Bez takejto laserovej vodiacej hviezdy sa astronómovia museli spoliehať na jasné hviezdy („prirodzené vodiace hviezdy“), ktoré drasticky obmedzujú možnosti použitia AO na oblohe. Okrem toho sú prírodné vodiace hviezdy príliš jasné na to, aby umožňovali pozorovanie veľmi slabých vzdialených galaxií v rovnakej časti oblohy, povedal Koo.
"Príchod laserovej vodiacej hviezdy v Kecku otvoril oblohu na adaptívne pozorovanie optiky a teraz môžeme pomocou Kecka zaostriť na tie polia, kde už máme úžasné hlboké optické obrazy z Hubbleovho vesmírneho teleskopu," uviedol Koo.
Pretože priemer zrkadla Keck Telescope je štyrikrát väčší ako Hubbleov, teraz môže získať snímky štyrikrát ostrejší ako Hubbleov v blízkej infračervenej oblasti, keď je k dispozícii systém optickej adaptívnej optickej vodiacej hviezdy na prekonanie rozmazaných účinkov atmosféry.
Snímky prezentované na stretnutí AAS sa získali v oblasti oblohy známej ako pole GOODS - South, kde už hlboké pozorovania urobili Hubble, röntgenové observatórium Chandra a ďalšie ďalekohľady. Na snímkach je šesť slabých galaxií, vrátane dvoch zdrojov röntgenového žiarenia identifikovaných Chandrou. Röntgenové emisie kombinované s narušenou morfológiou týchto objektov naznačujú nedávnu fúziu, uviedol Melbourne. Fúzie môžu lievik privádzať veľké množstvá látky do stredu galaxie a röntgenové emisie z galaktického centra naznačujú prítomnosť obrovskej čiernej diery, ktorá aktívne spotrebováva látku.
"Teraz sme si celkom istí, že vidíme galaxie, ktoré prešli nedávnymi fúziami," uviedol Melbourne. „Jeden z týchto systémov má dvojité jadro, takže v skutočnosti vidíte dve jadrá fúzujúcich galaxií. Druhý systém je vysoko narušený - vyzerá to ako vrak vlaku - a je oveľa silnejším zdrojom röntgenového žiarenia. “
Okrem rozsvietenia galaktického jadra pomocou röntgenových emisií majú fúzie tiež tendenciu spúšťať tvorbu nových hviezd šokovaním a stláčaním oblakov plynu. Vedci boli prekvapení, keď zistili, že v systéme s dvojitým jadrom dominujú relatívne staré hviezdy a nezdá sa, že by produkovalo veľa mladých hviezd.
"Ak máme pravdu v súvislosti so scenárom zlúčenia, potom k tejto fúzii dôjde medzi dvoma galaxiami, ktoré už vytvorili väčšinu svojich hviezd pred miliardami rokov a na výrobu nových hviezd nezostalo veľa plynu," uviedol Melbourne.
Ak ďalšia štúdia ukáže, že takéto objekty sú spoločné ešte ďalej v čase, tieto pozorovania by mohli pomôcť vysvetliť jednu z hlavolamov tvorby galaxií. Podľa prevládajúcej teórie hierarchickej tvorby galaxií sa veľké galaxie vytvárajú v priebehu miliárd rokov zlúčením menších galaxií. Od fúzií, ktoré spúšťajú vznik hviezd, bolo ťažké vysvetliť existenciu veľmi veľkých galaxií, ktorým chýbajú významné populácie mladých hviezd.
„Jednou z myšlienok je, že môžete mať tzv. Suchú fúziu, pri ktorej sa zlúčia dve galaxie plné starých hviezd, ale málo plynu sa zlúči bez vytvorenia mnohých nových hviezd. To, čo vidíme v tomto objekte, je v súlade so suchým zlúčením, “povedal Melbourne. "Dokonca aj pri suchom zlúčení môže byť stále dostatok plynu na napájanie čiernej diery, čo produkuje röntgenové emisie, ale nie dosť na to, aby poskytlo silný výbuch hviezd."
Potvrdiť to môžu ďalšie pozorovania na stredných až vzdialených infračervených vlnových dĺžkach, ktoré sa očakávajú koncom tohto roka od vesmírneho teleskopu Spitzer. Údaje Spitzera poskytnú lepšiu indikáciu obsahu prachu v galaxii, čo je rozhodujúca premenná pri interpretácii týchto pozorovaní, uviedol Melbourne.
Adaptívny optický systém laserovej vodiacej hviezdy bol financovaný nadáciou W. Keck Foundation. Systém umelých vodiacich hviezd bol vyvinutý a integrovaný v partnerstve medzi Národným laboratóriom Lawrence Livermore a W. Laser bol integrovaný v spoločnosti Keck pomocou Dee Pennington, Curtis Brown a Pam Danforth. Infračervená kamera NIRC2 bola vyvinutá Kalifornským technologickým inštitútom (UCLA) a observatóriom Keck. Observatórium Keck funguje ako vedecké partnerstvo medzi CalTech, Kalifornská univerzita a Národnou leteckou a vesmírnou správou.
Túto prácu podporilo Centrum pre adaptívnu optiku, vedecké a technologické centrum National Science Foundation vedené UC Santa Cruz.
Pôvodný zdroj: Keck News Release
