Ensimmäistä kertaa tähtitieteilijät ovat kyenneet yhdistämään Hubble-avaruusteleskoopin avulla saamat maailmankaikkeuden syvimmät optiset kuvat yhtä teräviin kuviin spektrin lähellä olevassa infrapuna-osassa käyttämällä hienostunutta uutta laseriohjainta tähtijärjestelmää mukautuvaa optiikkaa varten. WM Keckin observatoriossa Havaijilla. Uudet havainnot, jotka esiteltiin American Astronomical Society (AAS) -kokouksessa San Diegossa tällä viikolla, paljastavat ennennäkemättömät yksityiskohdat törmäyvistä galakseista, joiden ytimessä on massiiviset mustat aukot, nähtynä noin 5 miljardin valovuoden etäisyydellä, kun maailmankaikkeus oli hieman yli puolet nykyisestä iästään.
Etäisten galaksien havaitseminen infrapuna-alueella paljastaa vanhempia tähtipopulaatioita kuin voidaan nähdä optisilla aallonpituuksilla. Infrapunavalo tunkeutuu myös tähtienvälisten pölypilvien läpi helpommin kuin optinen valo. Uudet infrapunakuvat kaukaisista galakseista sai tutkijaryhmä Kalifornian yliopistosta, Santa Cruzista, UCLA, ja W. Keckin observatoriosta. UC Santa Cruzin jatko-opiskelija ja tutkimuksen pääkirjailija Jason Melbourne kertoi, että alustavissa havainnoissa on joitain yllätyksiä ja että tutkijat jatkavat tietojen analysointia tulevina viikkoina.
"Emme ole koskaan pystyneet aikaisemmin saavuttamaan tätä infrapuna-alueen tilaresoluutiota", Melbourne sanoi.
Melbournen lisäksi tutkimusryhmään, jota johtavat UCSC: n David Koo ja UCLA: sta James Larkin, kuuluvat Jennifer Lotz, Claire Max ja Jerry Nelson UCSC: stä; Shelley Wright ja Matthew Barczys UCLA: ssa; ja Antonin H. Bouchez, Jason Chin, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul J. Stomski, Douglas Summers, Marcos A. van Dam ja Peter L. Wizinowich Keckin observatoriossa.
”Näissä maailmankaikkeuden syvissä kuvissa voimme ensimmäistä kertaa peittää kaikki valon aallonpituudet optisesta infrapunaan samalla avaruudellisella resoluutiolla. Tämä antaa meille mahdollisuuden tarkkailla yksityiskohtaisia alirakenteita kaukaisissa galakseissa ja tutkia niiden muodostamia tähtiä sellaisella tarkkuudella, jota emme muuten voisi saada, ”kertoi UCSC: n tähtitieteen ja astrofysiikan professori Koo.
Kuvat ovat Wrightin ja Keck AO -tiimin hankkimia testaamalla laserohjaintähtien adaptiivista optiikkajärjestelmää 10 metrin Keck II-teleskoopilla. Ne ovat ensimmäisiä tieteellisen laadun kuvia kaukaisista galakseista, jotka on saatu uudella järjestelmällä. Tämä on merkittävä askel adaptiivisen optiikan treasury Survey -keskukselle (CATS), joka käyttää adaptiivista optiikkaa tarkkailemaan suurta näytettä heikosta, kaukaisesta galaksista varhaisessa maailmankaikkeudessa, kertoi UCLA: n Larkin.
”Olemme työskennelleet kovasti useita vuosia ottamalla tietoja kirkkaiden tähtien ympärille. Mutta meitä on rajoitettu tarkkailevien kohteiden lukumäärän ja tyypin suhteen. Vain laserilla voimme nyt saavuttaa rikkaimmat ja mielenkiintoisimmat kohteet. ” Larkin sanoi.
Adaptiivinen optiikka (AO) korjaa ilmakehän hämärtymisen vaikutuksen, mikä huonontaa vakavasti maapallon kaukoputkien näkemää kuvaa. AO-järjestelmä mittaa täsmällisesti tämän epätarkkuuden ja korjaa kuvan muotoaan muuttavalla peilillä käyttämällä korjauksia satoja kertoja sekunnissa. Sumennuksen mittaamiseksi AO vaatii teleskoopin näkökentästä kirkkaan valonlähteen, joka voidaan luoda keinotekoisesti laserilla virittämään natriumatomit yläilmakehässä aiheuttaen niiden hehkua. Ilman tällaista laser-ohjaustähtiä, tähtitieteilijöiden on pitänyt luottaa kirkkaisiin tähtiin (”luonnollisiin ohjaustähtiin”), mikä rajoittaa rajusti sitä, missä AO: ta voidaan käyttää taivaalla. Lisäksi luonnolliset ohjaustähdet ovat liian kirkkaita voidakseen havaita hyvin heikkoja, kaukaisia galakseja samassa taivaan osassa, Koo sanoi.
"Laser-ohjaustähden tuleminen Keckiin on avannut taivaan adaptiiviselle optiikan havainnoinnille, ja voimme nyt käyttää Keckiä keskittymään niihin kenttiin, joilla meillä on jo upeita, syviä optisia kuvia Hubble-avaruusteleskoopista", Koo kertoi.
Koska Keck-teleskoopin peilin halkaisija on neljä kertaa suurempi kuin Hubblen, se voi saada kuvia neljä kertaa terävämmäksi kuin Hubble lähi-infrapunassa nyt, kun laseriohjatun tähden adaptiivinen optiikkajärjestelmä on saatavana ilmakehän hämärtävien vaikutusten poistamiseksi.
AAS-kokouksessa esitellyt kuvat on saatu taivaan alueelta, joka tunnetaan nimellä GOODS-South kenttä, missä Hubble, Chandra-röntgen-observatorio ja muut kaukoputket ovat jo tehneet syviä havaintoja. Kuvissa on kuusi heikkoa galaksia, mukaan lukien kaksi Chandran tunnistamaa röntgenlähdettä. Röntgenpäästöt yhdistettynä näiden esineiden epäjärjestykseen morfologiaan ehdottivat äskettäistä fuusioaktiivisuutta, Melbourne sanoi. Sulautumiset voivat suppiloida suuria määriä ainetta galaksin keskustaan, ja galaktisen keskuksen röntgensäteily osoittaa massiivisen mustan aukon olemassaolon, joka kuluttaa ainetta aktiivisesti.
"Olemme nyt melko varmoja siitä, että näemme galakseja, jotka ovat viime aikoina yhdistyneet", Melbourne sanoi. ”Yhdessä näistä järjestelmistä on kaksoisydin, joten voit todella nähdä sulautuvien galaksien kaksi ydintä. Toinen järjestelmä on erittäin häiriintynyt - se näyttää junan hylyltä - ja on paljon vahvempi röntgenlähde. ”
Sen lisäksi, että galaktinen ydin valaistaan röntgensäteilyllä, fuusioilla on taipumus myös laukaista uusien tähtien muodostuminen shokeilla ja puristamalla kaasupilviä. Joten tutkijat olivat yllättyneitä huomatessaan, että kaksoisytimellä varustettua järjestelmää hallitsevat suhteellisen vanhat tähdet ja että se ei näytä tuottavan monia nuoria tähtiä.
"Jos olemme oikeassa sulautumisskenaariossa, niin tämä fuusio tapahtuu kahden galaksin välillä, jotka olivat jo muodostaneet suurimman osan tähdestään miljardeja vuosia aiemmin ja joilla ei ollut paljon kaasua jäljellä uusien tähtien tekemiseksi", Melbourne sanoi.
Jos lisätutkimus osoittaa, että tällaiset esineet ovat yleisiä myöhemmässä ajassa, nämä havainnot voisivat auttaa selittämään yhtä galaksien muodostumisen arvoituksista. Hierarkkisen galaksien muodostumisen vallitsevan teorian mukaan suuria galakseja rakennetaan miljardien vuosien ajan pienempien galaksien yhdistymisten kautta. Koska yhdistymiset laukaisevat tähtiä, on ollut vaikea selittää sellaisten erittäin suurten galaksien olemassaoloa, joista puuttuu merkittävä määrä nuoria tähtiä.
”Yksi idea on, että sinulla voi olla ns. Kuiva fuusio, jossa kaksi galaksia, jotka ovat täynnä vanhoja tähtiä, mutta vähän kaasua, sulautuvat muodostamatta monia uusia tähtiä. Se mitä näemme tässä esineessä, on yhdenmukainen kuiva sulautumisen kanssa ”, Melbourne sanoi. "Jopa kuivassa sulautumisessa voi silti olla tarpeeksi kaasua mustan aukon syöttämiseen, jolloin syntyy röntgensäteitä, mutta ei tarpeeksi, jotta saadaan aikaan voimakas tähtien muodostuminen."
Lisähavainnot keski- tai kauko-infrapuna-aallonpituuksilla, joita odotetaan myöhemmin tänä vuonna Spitzerin avaruusteleskoopista, voivat auttaa vahvistamaan tämän. Spitzerin tiedot antavat paremman kuvan galaksin pölypitoisuudesta, joka on tärkeä muuttuja näiden havaintojen tulkinnassa, Melbourne sanoi.
Laser-ohjaustähtien mukautuva optiikkajärjestelmä rahoitettiin W. Keck -säätiöltä. Keinotekoinen laser-ohjaustähtijärjestelmä kehitettiin ja integroitiin Lawrence Livermore National Laboratoryn ja W: n väliseen yhteistyöhön. Laser integroitiin Keckiin Dee Penningtonin, Curtis Brownin ja Pam Danforthin avulla. NIRC2-lähi-infrapunakameran ovat kehittäneet UCLA: n Kalifornian teknologiainstituutti ja Keckin observatorio. Keckin observatorio toimii tieteellisenä kumppanuutena CalTechin, Kalifornian yliopiston ja kansallisen ilmailu- ja avaruushallinnon välillä.
Tätä työtä on tukenut UC Santa Cruzin hallinnassa oleva National Science Foundation -säätiön tiede- ja teknologiakeskus Adaptive Optics Center.
Alkuperäinen lähde: Keck-lehdistötiedote
