Spitzerov vesmírny teleskop (SST) je štvrtým a posledným nástrojom série NASA Great Observatories. SST sledoval do vesmíru Hubbleov vesmírny teleskop (HST), Chandra X-Ray a Compton Gamma Ray Observatories do vesmíru 25. augusta 2003. Umiestnený do heliocentrickej (slnečnej) obežnej dráhy končiacej Zemou a pracoval pod 2,5-ročnou chartou v rámci NASA Origins Program, SST odhalil prvé verejné svetlo v máji 2004 - dáva svetu veľkolepý infračervený pohľad na čelnú galaxiu M51 v Canes Venatici.
Lord Rosse prvýkrát opísal M51 ako „špirálovitú hmlovinu“ v roku 1845. Až v čase, keď Edwin Hubble vyriešil slabé variabilné hviezdy v inom „M“ - M31 - dosiahol M51 a ďalšie „špirálové hmloviny“ hodnosť rovná našej vlastnej Mliečnej dráhe - Galaxia!
Ale pomenovať vec nie je vysvetliť to. Jednou z najťažších vecí, o ktorej možno niečo vysvetliť, je „Ako sa to stalo?“
Ešte predtým, ako sa objavil obraz M51 SST, astronómovia už dostali „heads-up“ na zriedkavom prípade triedy vzdialených predmetov na nebesiach - rozľahlej oblasti plynu a prachu žiariacimi slabo, bez dozoru hviezdnym svetlom - iba o štúdiu, ktorá by mohla prevrátiť spôsob, akým astronómovia chápu formáciu galaxie. Pôvodný program agentúry NASA urobil veľký hit a teraz je problémom posunúť bežca domov domov pomocou iných zdrojov údajov ...
V dokumente s názvom „Objav veľkých plynných hmlovín s hmotnosťou ~ 200 kpc pri z = ~ 2,7 pomocou Spitzerovho vesmírneho teleskopu“ (publikovaného 29. marca 2005), astrofyzik Arjun Dey z Národného observatória optickej astronómie (NOAO) a jeho kolegovia z iných organizácií ( vrátane operačného centra SST v Jet Propulsion Laboratory, ktoré spojilo údaje z celej dolnej polovice em spektra - od rádia po viditeľné svetlo - aby vyfarbilo obraz tvorby skorých galaxiových zhlukov spojených s touto vzrušenou (a vzrušujúcou) oblasťou prachu a plyn sa nachádza približne 11,3 BLY v čase a priestore.
Slovami tímu: „Hovoríme o objave veľmi veľkej priestorovo rozšírenej hmloviny spojenej so svetelným stredne infračerveným zdrojom.“ Pre vás a pre mňa to znamená, že objavili „už dávno a ďaleko v lone skorého galaktického narodenia“.
Objekt (SST24 J1434110 + 331733) bol pôvodne zmapovaný pomocou detektorov MIPS a IRAC SST pri strednom infračervenom prieskume jarných konštelácií Boots na konci januára 2004. Po znížení údajov zo strany personálu JPL sa ukázalo, že SST24 môže ponúknuť niektoré mimoriadne významné nahliadnutia do tejto tajomnej éry galaktického vývoja, keď sa mladé galaxie zachytávajú v hmote formovania hviezd. Na to, aby sme tieto veci prenikli, by bolo potrebné rozšíriť obraz regiónu pomocou svetla z celého spektra em.
Čiastočne bola potreba ďalších pohľadov na SST24 poháňaná obmedzenou clonou zrkadla SST 0,84 metra a dlhých vlnových dĺžok spojených s infračerveným svetlom. V najlepšom prípade odhalil SST strednú tretinu nebulosity. (Prístroje na palube SST sú obmedzené na 6 detailov s detailným rozlíšením.) Tri palubné detektory (infračervená array kamera -IRAC, infračervený spektrograf - IRS a multibandový zobrazovací fotometer pre Spitzer - MIPS) snímajú a analyzujú infračervené svetlo v strede až ďaleko. - infračervené vlnové dĺžky (3,6 - 160 mikrometrov).
Aj keď svetlo pozorované pomocou troch prístrojov SST väčšinou pochádza z „teplých“ predmetov (plyny a prach), svetlo z optických zdrojov je možné vidieť aj po expanzívnom červenom posunutí na veľké vzdialenosti. Je zaujímavé, že jedna konkrétna svetlá čiara v tom istom „takmer optickom svetle“ bola prvýkrát označená na astronomické použitie astrofyzikom Lymanom Spitzerom - samotným menom SST - jedným z popredných zástancov infračervenej astronómie 20. storočia.
V spojení s údajmi z iných nástrojov Dey a jeho tím zostavili presvedčivý prípad aktívnych galaktických jadier (AGN) v SST24. Ak by sa takáto AGN overila, preukázala by, že čierne diery hrajú dôležitú úlohu v skorej evolúcii galaxií. Takýto príklad môže veľmi dobre viesť k revolúcii v našom chápaní tvorby galaxií tým, že sa AGN stane skôr príčinou - než efektom - formácie galaxických skupín ...
Vizuálne údaje, ktoré použil tím spojený s SST24, sa zbierali pomocou 4m a 2,1m ďalekohľadov NOAO v Kitt Peak v Arizone. Tieto nástroje zlepšili rozlíšenie SST takmer osemkrát. Ostatné údaje dostupné v optickom svetle zväčšili obraz energetického výkonu SST24. V priebehu mája a júna 2004 sa spektrografické informácie o SST24 (spolu s poprednými a podkladovými objektmi) zhromaždili v jemne vyladených a presne orientovaných pásmach s 1 oblúkovou sekundou cez 10 metrov nástroj Keck I na Mauna Kea na Havaji.
Z abstraktu článku „Svetlý stredný infračervený zdroj sa prvýkrát zistil pri pozorovaniach pomocou Spitzerovho vesmírneho teleskopu. Existujúce širokopásmové obrazové údaje z prieskumu Deep Wide-Field Survey NOAO odhalili, že stredný infračervený zdroj je spojený s rozptýleným, priestorovo rozšíreným optickým náprotivkom ... Spektroskopia a ďalšie zobrazovanie ... odhaľuje, že optický zdroj je takmer čisto hmlovinou emitujúcou čiaru s malými, ak vôbec nejakými, zistiteľnými emisiami difúzneho kontinua. “
Zrelé galaxie zvyčajne vykazujú celé spektrum svetla generovaného žiarením čiernych telies z hviezdnych fotosfér. Takéto širokopásmové spektrá sú obvykle zosilnené úzkymi, jasnými emisnými čiarami spojenými s atómovou excitáciou. V spektre SST24 však dominuje jediné úzke pásmo žiarenia. Toto pásmo - hoci sa v dôsledku recesie 11,3 BLY zmenilo približne 3,7-krát, spája sa s frekvenciou „Lyman Alpha“ emitovanou plynným vodíkom. Zvyčajne takéto lumánske oblaky ožarujú stimuláciou zo vzdialených kvázarov pozadia. Ale v prípade SST24 sa môže použiť iný mechanizmus - zdroj čiernej diery v samotnej hmlovine.
Pri zostavovaní štruktúry SST24 vedecký tím zistil, že jej AGN je kompenzovaná od stredu oblaku takmer o jednu desatinu úplného rozsahu mraku. Aj keď nie je jasné, aký vplyv má tento ofset na formovanie galaxií, skutočnosť, že tento posun bude mať vplyv na to, ako budeme modelovať tvorbu galaxií v budúcnosti.
Spektrografické posuny v lumánskom alfa svetle tiež naznačujú, že stredná oblasť 100 KLY SST24 sa pomaly točí a obsahuje hmotnostný ekvivalent približne 6 biliónov slnečných lúčov - približne 5x oproti spoločným galaxiám našej Mliečnej dráhy a Whirlpoolu (M51). SST24 zahŕňa oblasť vesmíru, ktorá ľahko zahŕňa celú Mliečnu cestu a všetkých dvanásť satelitných galaxií.
Ale SST24 nie je úplne bez formovania hviezd. Tím uvádza, že „mladá hviezda formujúca galaxiu leží neďaleko severného konca hmloviny.“ Táto galaxia je sčervenaná prachom, má rovnaký červený posun ako žiarenie Lyman-alfa plus širokopásmové žiarenie spojené s tvorbou hviezd. Táto galaxia nenaznačuje, že má AGN. Z tohto dôvodu sa môžeme čoskoro dozvedieť, že AGN nemusia hrať dôležitú úlohu pri formovaní všetkých galaxií.
Hoci rádiofrekvenčné vyšetrenie SST24 je ťažké (kvôli problémom s rozlíšením na dlhých vlnových dĺžkach), tím poukazuje na to, že jeho pomer hustoty stredných infračervených a rádiových vĺn „vykazuje pozoruhodnú podobnosť s hviezdnymi galaxiami…“ Z tohto dôvodu časti SST24 rohož prechádza obdobím rýchleho hviezdneho vývoja, ktorý by mohol rýchlo viesť k odhaleniu plne rozvinutej galaxie bohatej na žiarivé hviezdy chovateľov…
SST24 nie je jediný oblak Lyman-alfa, ktorý bol kedy detekovaný, ale vedci zistili, že len málo z nich je výnimočných: „Rarita týchto oblakov lyman-alfa> 100 kpc, ich spojenie so silnými preťaženosťami AGN a galaxií a ich energetika naznačujú že tieto oblasti sú miestami formovania najmasívnejších galaxií. Ak je to tak, porozumenie fyzikálnym podmienkam a energetike týchto systémov môže poskytnúť dôležité informácie o procese masívnej tvorby galaxií. “
Napísal Jeff Barbour
