Spitzerin avaruusteleskooppi (SST) on neljäs ja viimeinen instrumentti NASA: n Great Observatories -sarjassa. SST seurasi Habble Space Telescope (HST), Chandra X-Ray- ja Compton Gamma Ray Observatories -ympäristöjä avaruuteen 25. elokuuta 2003. Sijoitettuna maan päällä olevaan heliosentriseen (aurinko) kiertoradalle, ja työskentelee alle 2,5 vuotta kestäneessä peruskirjassa NASA: n sisällä. Alkuperäohjelma, SST paljasti ensimmäisen julkisen valon toukokuussa 2004 - antaen maailmalle upean infrapunakuvan näyttämöllä olevasta suuresta spiraal galaksista M51 Canes Venaticissa.
Lord Rosse kuvasi M51: tä ensin "spiraalimagonaksi" vuonna 1845. Vasta Edwin Hubble erotti heikot muuttuvat tähdet toisessa "M" - M31: ssä. M51 ja muut "spiraalisumut" saavuttivat saman luokan kuin meidän oma maitotie. - Galaksi!
Mutta asian nimeäminen ei ole selittämistä. Yksi vaikeimmista asioista, jotka selitetään kaikesta, on ”Kuinka se sai sen, mikä se on?”
Hyvin ennen SST: n M51-kuvan julkistamista, tähtitieteilijöille oli jo annettu "heads-up" harvinaisessa esimerkissä taivaassa olevien etäobjektien luokkaa - laaja kaasun ja pölyn alue hehkuva heikosti, mutta ilman tähtien valoa - juuri sellainen tutkimus, joka voisi mullistaa tavan, jolla tähtitieteilijät ymmärtävät galaksien muodostumista. NASAn Origins-ohjelma oli saanut aikaan suuren osuman, ja nyt ongelmana oli siirtää juoksija kotiin muiden tietolähteiden avulla…
Tutkimuksessa, jonka otsikko on ”Suuren ~ 200 kt: n kaasumaisen udoksen löytäminen pisteellä z = ~ 2,7 Spitzerin avaruusteleskoopilla” (julkaistu 29. maaliskuuta 2005), astrofysiikka Arjun Dey Kansallisesta optisen tähtitieteen observatoriosta (NOAO) ja kollegoista muista organisaatioista ( mukaan lukien SST-operaatiokeskus Jet-propulsiolaboratoriossa) veti yhteen tiedot em-spektrin alaosasta - radiosta näkyvään valoon - maalataksesi kuvan varhaisista galaksirypämien muodostumisista, jotka liittyvät tähän kiihtyvään (ja jännittävään) pölyn alueeseen ja kaasu sijaitsee noin 11,3 BLY: n päässä ajasta ja paikasta.
Ryhmän sanoin: "Raportoimme erittäin suuren alueellisesti laajennetun sumun, joka liittyy valaisevaan keski-infrapunalähteeseen, löytämistä." Sinulle ja minulle se tarkoittaa, että he löysivät “kauan sitten ja kaukana kohtuun varhaisen galaktisen syntymän”.
Kohde (SST24 J1434110 + 331733) kartoitettiin alun perin SST: n MIPS- ja IRAC-ilmaisimilla tammikuun lopulla 2004 tehdyn keväällä suoritetun Bootes-puhelinten keski-infrapunakartoituksen jälkeen. JPL: n henkilöstön vähentämisen jälkeen kävi selväksi, että SST24 voisi tarjota joitain erittäin merkittäviä näkemyksiä tuoan salaperäiseen galaktisen aikakauden alkamiseen, kun nuoria galakseja vietetään tähtien muodostumisen tavaroissa. Mutta näiden juttujen tunkeutuminen edellyttäisi alueen kuvan laajentamista käyttämällä valoa em-spektrin poikki.
Osittain tarvetta saada muita ulkonäköjä SST24: een aiheutti SST: n 0,84 metrin peilin rajoitettu aukko ja infrapunavaloon liittyvät pitkät aallonpituudet. Parhaimmillaan SST paljasti sumutuksen keskikolmannen. (SST: n instrumentit ovat rajoitettu 6 kaarisekunnin tarkkuuteen.) Kolme laivalla varustettua ilmaisinta (infrapunaryhmäkamera -IRAC, infrapunaspektrografia - IRS ja monikaistainen kuvankäsittelymittari Spitzerille - MIPS) kuvaavat ja analysoivat infrapunavaloa keskipitkästä kaukana. -infrapuna-aallonpituudet (3,6 - 160 mikrometriä).
Vaikka kolmella SST-instrumentilla havaittu valo lähtee lähinnä ”lämpimistä” esineistä (kaasuista ja pölystä), lähes optisista lähteistä tuleva valo voidaan nähdä myös laajentuneen punasiirteen jälkeen laajoilla etäisyyksillä. Mielenkiintoista, että yksi erityinen kirkas viiva samassa ”lähes optisessa valossa” merkitsi ensin astronomiseen käyttöön astrofysiikka Lyman Spitzer - itse SST: n nimimerkki - yksi johtavista 1900-luvun infrapuna-astronomian kannattajista.
Yhdessä muiden instrumenttien tietojen kanssa Dey ja hänen tiiminsä kokosivat vakuuttavan tapauksen aktiivisista galaktisen ytimistä (AGN) SST24: n sisällä. Jos tällainen AGN varmennetaan, se osoittaisi, että mustilla reikillä on tärkeä rooli galaksien varhaisessa evoluutiossa. Tällainen esimerkki voi hyvinkin mullistaa ymmärryksemme galaksien muodostumisesta tekemällä AGN: stä enemmän galaksiryhmien muodostumisen syyn - eikä vaikutuksen ...
Visuaalinen tieto, jota SST24: ään liittyvä ryhmä käytti, on kerätty NOAO: n 4 m: n ja 2,1 m: n teleskoopeilla Kitt Peakissa, Arizonassa. Nämä instrumentit paransivat SST-tarkkuutta lähes kahdeksan kertaa. Muu optisella valolla saatavissa oleva tieto pidentää kuvaa SST24: n energiantuotannosta. Toukokuun ja kesäkuun 2004 aikana SST24: n spektrografiset tiedot (yhdessä etualan ja taustakohteiden kanssa) koottiin hienosäädetyillä ja tarkkaan suuntautuneilla 1 kaarisekunnon nauhoilla 10 metrin Keck I -soittimen läpi Mauna Keassa, Havaijilla.
Lehden tiivistelmästä ilmenee, että kirkas keskitason infrapunalähde havaittiin ensin Spitzerin avaruusteleskoopilla tehdyissä havainnoissa. NOAO: n syvän laaja-kenttätutkimuksen olemassa olevat laajakaistakuvatiedot paljastivat keski-infrapunalähteen liittyvän hajaan, alueellisesti pidennettyyn optiseen vastineeseen ... Spektroskopia ja lisäkuvaus ... paljastaa, että optinen lähde on melkein puhtaasti linjaa säteilevä nebula jolla on vähän, jos sellaista on, havaittavissa oleva diffuusi jatkuvuuspäästö. "
Tyypillisesti kypsät galaksit näyttävät täyden spektrin valoa, jonka mustavalkoinen säteily tuottaa tähtien valopallosäteistä. Sellaisia laajakaista-spektriä vahvistetaan yleensä kapeilla, kirkkailla emissioviivoilla, jotka liittyvät atomien viritykseen. Mutta SST24: n spektriä hallitsee yksi kapea säteilyalue. Tuo kaista - vaikka punasiirtyi noin 3,7 kertaa johtuen 11,3 BLY: n taantumasta - liittyy vetykaasun lähettämään “Lyman Alpha” -taajuuteen. Tavallisesti tällaiset Lyman-alfa-pilvet säteilytetään stimuloimalla etäisistä taustakvasaareista. Mutta SST24: n tapauksessa voi olla kyse toisesta mekanismista - mustan aukon lähteestä itse nebulassa.
Leikkaamalla yhteen SST24: n rakennetta, tiederyhmä päätti, että sen AGN on pilven keskustasta poikkeava melkein kymmenesosa pilven kokonaismäärästä. Vaikka on epäselvää, mitä vaikutusta tällä poikkeamalla on galaksien muodostumiseen, tosiasia on sisällytettävä siihen, kuinka mallinnamme galaksiryhmien muodostumista tulevaisuudessa.
Spektrografiset muutokset Lymanin alfavalossa osoittavat myös, että SST24: n keskimääräinen 100 KLY-alue pyörii hitaasti ja sisältää noin 6 biljoonan auringon massaekvivalenttia - noin viisinkertaisesti omien Linnunradan ja Whirlpool (M51) galaktien kanssa. SST24 sisältää avaruusalueen, joka kattaa helposti koko Linnunradan ja kaikki 12 satelliittigalaksia.
Mutta SST24: llä ei ole täysin tähtiä. Ryhmä ilmoittaa, että "nuori tähti, joka muodostaa galaksin, sijaitsee lähellä sumun pohjoispäätä". Tuo galaksi on punertava pölyllä, ja siinä on sama punasiirtymä kuin Lyman-alfa-säteilyllä, ja tähtien muodostumiseen liittyvä laajakaistainen säteily. Tämä galaksi ei anna mitään merkkejä siitä, että sillä olisi AGN. Tämän vuoksi voimme pian oppia, että AGN: llä ei ehkä ole välttämätöntä roolia kaikkien galaksien muodostumisessa.
Vaikka SST24: n radiotaajuustutkimus on vaikeaa (pitkien aallonpituuksien tarkkuuskysymyksistä johtuen), työryhmä huomauttaa, että sen keskipitkä infrapuna- ja radioaaltotiheyssuhde osoittaa huomattavaa samankaltaisuutta tähtipuhaltuvien galaksien kanssa ... ”Tästä syystä SST24: n osat matto on läpikäymässä nopean tähtien evoluutiokauden, joka voi nopeasti johtaa paljastamaan täydellisen galaksin, joka on rikas valoisilla kasvatustähteillä ...
SST24 ei ole ainoa koskaan havaittu Lyman-alfa-pilvi, mutta tiedemiehen mielestä harvat havaitut ovat harvinaisia: ”Näiden> 100 kt: n lyman-alfapilvien harvinaisuus, niiden yhteys voimakkaan AGN: n ja galaksien ylikuormituksiin ja niiden energia että nämä alueet ovat massiivisimpien galaksien muodostumispaikkoja. Jos näin on, näiden järjestelmien fysikaalisten olosuhteiden ja energian ymmärtäminen voi tarjota tärkeän kuvan massiivisen galaktien muodostumisprosessista. "
Kirjoittaja Jeff Barbour
