Pirmo reizi astronomi spēja apvienot Habla kosmiskā teleskopa iegūtos visdziļākos optiskos attēlus ar tikpat asiem attēliem tuvās un infrasarkanā spektra daļā, izmantojot sarežģītu, jaunu lāzera virziena zvaigžņu sistēmu adaptīvajai optikai. pie WM Keck observatorijas Havaju salās. Jaunie novērojumi, kas šonedēļ tika prezentēti Amerikas astronomijas biedrības (AAS) sanāksmē Sandjego, atklāj nepieredzētas detaļas par galaktiku sadursmi ar masīviem melniem caurumiem to kodolos, kas redzami aptuveni 5 miljardu gaismas gadu attālumā, kad Visums bija nedaudz vairāk par pusi no pašreizējā vecuma.
Novērojot attālās galaktikas infrasarkanajā diapazonā, tiek atklātas vecākas zvaigžņu populācijas, nekā to var redzēt pie optiskā viļņa garuma, un arī infrasarkanā gaisma caur zvaigznīšu putekļu mākoņiem iekļūst vieglāk nekā optiskā gaisma. Jaunos tālās galaktikas infrasarkanos attēlus ieguva Kalifornijas universitātes, Santakrusas, UCLA un W. Keck observatorijas pētnieku grupa. Jason Melbourne, UC Santa Cruz absolvents un pētījuma galvenais autors, sacīja, ka sākotnējie atklājumi ietver dažus pārsteigumus un ka pētnieki turpinās analizēt datus nākamajās nedēļās.
"Mēs nekad iepriekš neesam spējuši sasniegt šo telpiskās izšķirtspējas līmeni infrasarkanajā telpā," sacīja Melburnā.
Papildus Melburnā pētniecības komandai, ko vada Deivids Kū no UCSC un Džeimss Larkins no UCLA, ir Dženifera Lotza, Klēra Maksa un Džerijs Nelsons UCSC; Šellija Raita un Metjū Barčijs UCLA; un Antonins H. Boučezs, Džeisons Čins, Skots Hartmans, Ēriks Johansons, Roberts Lafons, Deivids Le Mignants, Pols J. Stomskis, Douglas Summers, Marcos A. van Dam un Peter L. Wizinowich Keck Observatory.
Pirmo reizi šajos dziļajos Visuma attēlos mēs varam aptvert visus gaismas viļņu garumus no optiskā līdz infrasarkanajam ar vienādu telpiskās izšķirtspējas līmeni. Tas ļauj mums novērot sīkas apakšstruktūras attālās galaktikās un izpētīt to veidojošās zvaigznes ar precizitāti, ko mēs citādi nevarētu iegūt, ”sacīja Koo, UCSC astronomijas un astrofizikas profesors.
Attēlus ieguva Wright un Keck AO komanda, pārbaudot lāzera virzošo zvaigžņu adaptīvo optikas sistēmu 10 metru Keck II teleskopā. Tie ir pirmie zinātnes kvalitātes attēli no attālām galaktikām, kas iegūti ar jauno sistēmu. Tas ir nozīmīgs solis Adaptīvās optikas kases apsekojuma centram (CATS), kurš adaptīvo optiku izmantos, lai novērotu lielu daļu vāju, tālu galaktiku agrīnajā Visumā, sacīja UCLA Larkins.
”Mēs vairākus gadus esam smagi strādājuši, vācot datus ap spožām zvaigznēm. Bet mums ir ļoti ierobežots to objektu skaits un veidi, kurus mēs varam novērot. Tikai ar lāzera palīdzību mēs tagad varam sasniegt visbagātākos un aizraujošākos mērķus. ” Larkins sacīja.
Adaptīvā optika (AO) koriģē atmosfēras izplūšanu, kas nopietni pasliktina attēlus, ko redz uz zemes bāzēti teleskopi. AO sistēma precīzi mēra šo izplūšanu un koriģē attēlu, izmantojot deformējamu spoguli, veicot korekcijas simtiem reižu sekundē. Lai izmērītu izplūšanu, AO ir nepieciešams spožs gaismas avots teleskopa redzamības laukā, ko mākslīgi var radīt, izmantojot lāzeru, lai augšējā atmosfērā ierosinātu nātrija atomus, liekot tiem mirdzēt. Bez šādas lāzera virzošās zvaigznes astronomiem vajadzēja paļauties uz spilgtām zvaigznēm (“dabīgām vadošām zvaigznēm”), kas krasi ierobežo, kur AO var izmantot debesīs. Turklāt dabiskās orientējošās zvaigznes ir pārāk spilgtas, lai tajā pašā debesu daļā varētu novērot ļoti vājas, tālas galaktikas, sacīja Kū.
“Lāzera vadošās zvaigznes ienākšana Kekā ir atvērusi debesis adaptīvās optikas novērojumiem, un mēs tagad varam izmantot Keck, lai koncentrētos uz tiem laukiem, kur mums jau ir brīnišķīgi dziļi optiski attēli no Habla kosmiskā teleskopa,” sacīja Kū.
Tā kā Keka teleskopa spoguļa diametrs ir četras reizes lielāks nekā Habla, tas tagad var iegūt četras reizes asākus attēlus nekā Habls tuvās infrasarkanā starā, tagad, kad ir pieejama lāzera vadotnes zvaigznes adaptīvā optikas sistēma, lai novērstu atmosfēras izplūdušos efektus.
Attēli, kas tika prezentēti AAS sanāksmē, tika iegūti debesu apgabalā, kas pazīstams kā GOODS-South field, kur dziļus novērojumus jau ir izdarījis Habls, Čandras rentgena observatorija un citi teleskopi. Attēlos ir sešas novājinātas galaktikas, ieskaitot divus rentgenstaru avotus, kurus identificējusi Čandra. Rentgena izstarojums apvienojumā ar šo objektu nesakārtoto morfoloģiju liecina par neseno apvienošanās darbību, sacīja Melburnā. Apvienošanās var novadīt lielu daudzumu vielas galaktikas centrā, un rentgena starojums no galaktikas centra norāda uz masīva melnā cauruma klātbūtni, kas aktīvi patērē matēriju.
"Mēs tagad esam diezgan pārliecināti, ka mēs redzam galaktikas, kurās nesen notikusi apvienošanās," sacīja Melburna. “Vienai no šīm sistēmām ir divkāršs kodols, tāpēc jūs faktiski varat redzēt saplūstošo galaktiku divus kodolus. Otra sistēma ir ļoti nesakārtota - tā izskatās kā vilciena vraks - un ir daudz spēcīgāks rentgenstaru avots. ”
Papildus galaktikas kodola apgaismošanai ar rentgena starojumu, apvienošanās mēdz izraisīt jaunu zvaigžņu veidošanos, šokējot un saspiežot gāzes mākoņus. Tāpēc pētnieki bija pārsteigti, atklājot, ka sistēmā ar dubultu kodolu dominē salīdzinoši vecas zvaigznes un, šķiet, ka tā neražo daudz jaunu zvaigžņu.
"Ja mums ir taisnība par apvienošanās scenāriju, tad šī apvienošanās notiek starp divām galaktikām, kuras jau pirms miljardiem gadu bija izveidojušas lielāko daļu savu zvaigžņu un kurām nebija atlicis daudz gāzes, lai izveidotu jaunas zvaigznes," sacīja Melburnā.
Ja papildu pētījums parādīs, ka šādi objekti ir izplatīti vēlākā laikā, šie novērojumi varētu palīdzēt izskaidrot vienu no galaktiku veidošanās mīklām. Saskaņā ar dominējošo hierarhiskās galaktiku veidošanās teoriju, apvienojoties mazākām galaktikām, miljardiem gadu laikā tiek veidotas lielas galaktikas. Tā kā apvienošanās izraisa zvaigžņu veidošanos, ir bijis grūti izskaidrot ļoti lielu galaktiku esamību, kurās trūkst nozīmīgu jauno zvaigžņu populāciju.
“Viena ideja ir tāda, ka jums var būt tā sauktā sausā apvienošanās, kurā divas galaktikas ir pilnas ar vecām zvaigznēm, bet maz saplūst, neveidojot daudzas jaunas zvaigznes. Tas, ko mēs redzam šajā objektā, saskan ar sausu apvienošanos, ”sacīja Melburna. "Pat sausā apvienošanās laikā joprojām var būt pietiekami daudz gāzes, lai pievadītu melno caurumu, radot rentgena starojumu, bet nepietiek, lai radītu spēcīgu zvaigžņu veidošanos."
Turpmākie novērojumi vidēja un tāla infrasarkanā viļņa garumā, kas šogad gaidāmi no Spicera kosmiskā teleskopa, var palīdzēt to apstiprināt. Špicera dati sniegs precīzākas norādes par galaktikas putekļu saturu, kas ir būtisks mainīgais, interpretējot šos novērojumus, sacīja Melburnā.
Lāzera virziena zvaigznes adaptīvās optikas sistēmu finansēja W. Keck fonds. Mākslīgā lāzera virziena zvaigžņu sistēma tika izstrādāta un integrēta partnerībā starp Lorensa Livermora Nacionālo laboratoriju un W. Lāzers tika integrēts Kekā ar Dee Pennington, Curtis Brown un Pam Danforth palīdzību. NIRC2 tuvu infrasarkano staru kameru izstrādāja Kalifornijas Tehnoloģiju institūts, UCLA, un Keka observatorija. Keka observatorija darbojas kā zinātniska partnerība starp CalTech, Kalifornijas universitāti un Nacionālo aeronautikas un kosmosa pārvaldi.
Šo darbu ir atbalstījis Adaptīvās optikas centrs, Nacionālā zinātnes fonda Zinātnes un tehnoloģiju centrs, ko pārvalda UC Santa Cruz.
Oriģinālais avots: Keck News Release
