Για πρώτη φορά, οι αστρονόμοι κατάφεραν να συνδυάσουν τις βαθύτερες οπτικές εικόνες του σύμπαντος, που αποκτήθηκαν από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, με εξίσου ευκρινείς εικόνες στο εγγύς υπέρυθρο τμήμα του φάσματος χρησιμοποιώντας ένα εξελιγμένο νέο σύστημα λέιζερ αστέρι για προσαρμοστικά οπτικά στο Παρατηρητήριο WM Keck στη Χαβάη. Οι νέες παρατηρήσεις, που παρουσιάστηκαν στη συνάντηση της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας (AAS) στο Σαν Ντιέγκο αυτήν την εβδομάδα, αποκαλύπτουν πρωτοφανείς λεπτομέρειες σύγκρουσης γαλαξιών με τεράστιες μαύρες τρύπες στους πυρήνες τους, που φαίνονται σε απόσταση περίπου 5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, όταν το σύμπαν ήταν λίγο περισσότερο από το ήμισυ της σημερινής εποχής του.
Η παρατήρηση απομακρυσμένων γαλαξιών στην υπέρυθρη ακτινοβολία αποκαλύπτει παλαιότερους πληθυσμούς αστεριών από ό, τι μπορεί να δει κανείς σε οπτικά μήκη κύματος, και το υπέρυθρο φως διεισδύει επίσης σε σύννεφα διαστρικής σκόνης πιο εύκολα από το οπτικό φως. Οι νέες υπέρυθρες εικόνες απομακρυσμένων γαλαξιών αποκτήθηκαν από μια ομάδα ερευνητών από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, το Santa Cruz, το UCLA και το Παρατηρητήριο W. Keck. Ο Τζέισον Μελβούρνη, μεταπτυχιακός φοιτητής στο UC Santa Cruz και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, δήλωσε ότι τα αρχικά ευρήματα περιλαμβάνουν κάποιες εκπλήξεις και ότι οι ερευνητές θα συνεχίσουν να αναλύουν τα δεδομένα τις επόμενες εβδομάδες.
«Ποτέ δεν καταφέραμε να επιτύχουμε αυτό το επίπεδο χωρικής ανάλυσης στο υπέρυθρο πριν», δήλωσε η Μελβούρνη.
Εκτός από τη Μελβούρνη, η ερευνητική ομάδα, με επικεφαλής τον David Koo της UCSC και τον James Larkin της UCLA, περιλαμβάνει την Jennifer Lotz, την Claire Max και τον Jerry Nelson στο UCSC. Shelley Wright και Matthew Barczys στο UCLA. και Antonin H. Bouchez, Jason Chin, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul J. Stomski, Douglas Summers, Marcos A. van Dam και Peter L. Wizinowich στο Παρατηρητήριο Keck.
«Για πρώτη φορά σε αυτές τις βαθιές εικόνες του σύμπαντος μπορούμε να καλύψουμε όλα τα μήκη κύματος του φωτός από το οπτικό στο υπέρυθρο με το ίδιο επίπεδο χωρικής ανάλυσης. Αυτό μας επιτρέπει να παρατηρούμε λεπτομερείς υποδομές σε απομακρυσμένους γαλαξίες και να μελετάμε τα συστατικά τους αστέρια με ακρίβεια που δεν θα μπορούσαμε να έχουμε διαφορετικά », δήλωσε ο Koo, καθηγητής αστρονομίας και αστροφυσικής στο UCSC.
Οι εικόνες λήφθηκαν από τον Wright και την ομάδα του Keck AO κατά τη δοκιμή του προσαρμοστικού οπτικού συστήματος αστέρι οδηγού λέιζερ στο τηλεσκόπιο Keck II 10 μέτρων. Είναι οι πρώτες εικόνες επιστημονικής ποιότητας μακρινών γαλαξιών που λαμβάνονται με το νέο σύστημα. Αυτό σηματοδοτεί ένα σημαντικό βήμα για το Κέντρο Έρευνας Οικονομικών για το Adaptive Optics (CATS), το οποίο θα χρησιμοποιήσει προσαρμοστικά οπτικά για να παρατηρήσει ένα μεγάλο δείγμα αχνών, μακρινών γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν, δήλωσε ο Larkin της UCLA.
Εργαστήκαμε πολύ σκληρά για αρκετά χρόνια, λαμβάνοντας δεδομένα γύρω από φωτεινά αστέρια. Όμως έχουμε περιοριστεί ως προς τον αριθμό και τους τύπους αντικειμένων που μπορούμε να παρατηρήσουμε. Μόνο με το λέιζερ μπορούμε πλέον να επιτύχουμε τους πλουσιότερους και πιο συναρπαστικούς στόχους. " Ο Λάρκιν είπε.
Το Adaptive Optics (AO) διορθώνει το θόλωμα της ατμόσφαιρας, το οποίο υποβαθμίζει σοβαρά τις εικόνες που βλέπουν τα επίγεια τηλεσκόπια. Ένα σύστημα AO μετρά με ακρίβεια αυτό το θόλωμα και διορθώνει την εικόνα χρησιμοποιώντας έναν παραμορφώσιμο καθρέφτη, εφαρμόζοντας διορθώσεις εκατοντάδες φορές ανά δευτερόλεπτο. Για να μετρηθεί η θόλωση, το AO απαιτεί φωτεινή πηγή φωτός στο οπτικό πεδίο του τηλεσκοπίου, το οποίο μπορεί να δημιουργηθεί τεχνητά χρησιμοποιώντας λέιζερ για να διεγείρει άτομα νατρίου στην ανώτερη ατμόσφαιρα, προκαλώντας τα να λάμψουν. Χωρίς ένα τέτοιο αστέρι οδηγού λέιζερ, οι αστρονόμοι έπρεπε να βασίζονται σε φωτεινά αστέρια («φυσικά αστέρια οδηγού»), το οποίο περιορίζει δραστικά το σημείο όπου μπορεί να χρησιμοποιηθεί το AO στον ουρανό. Επιπλέον, τα φυσικά αστέρια καθοδήγησης είναι πολύ φωτεινά για να επιτρέψουν παρατηρήσεις πολύ αχνών, μακρινών γαλαξιών στο ίδιο μέρος του ουρανού, δήλωσε ο Koo.
"Η έλευση του αστέρι οδηγού λέιζερ στο Keck άνοιξε τον ουρανό για προσαρμοστικές παρατηρήσεις οπτικής και τώρα μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τον Keck για να επικεντρωθούμε σε εκείνα τα πεδία όπου έχουμε ήδη υπέροχες, βαθιές οπτικές εικόνες από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble", δήλωσε ο Koo.
Επειδή η διάμετρος του καθρέφτη του Τηλεσκοπίου Keck είναι τέσσερις φορές μεγαλύτερη από το Hubble, μπορεί να λάβει εικόνες τέσσερις φορές πιο ευκρινείς από το Hubble στο εγγύς υπέρυθρο, τώρα που το σύστημα προσαρμογής οπτικών αστεριών οδηγού λέιζερ είναι διαθέσιμο για να ξεπεραστούν τα θολά αποτελέσματα της ατμόσφαιρας.
Οι εικόνες που παρουσιάστηκαν στη συνάντηση AAS λήφθηκαν σε μια περιοχή του ουρανού γνωστή ως πεδίο GOODS-South, όπου έχουν ήδη γίνει βαθιές παρατηρήσεις από το Hubble, το Παρατηρητήριο Ακτίνων Χ Chandra και άλλα τηλεσκόπια. Υπάρχουν έξι αχνείς γαλαξίες στις εικόνες, συμπεριλαμβανομένων δύο πηγών ακτίνων Χ που εντοπίστηκαν από τον Chandra. Οι εκπομπές ακτίνων Χ, σε συνδυασμό με τη διαταραγμένη μορφολογία αυτών των αντικειμένων, υποδηλώνουν πρόσφατη δραστηριότητα συγχώνευσης, δήλωσε η Μελβούρνη. Οι συγχωνεύσεις μπορούν να διοχετεύσουν μεγάλες ποσότητες ύλης στο κέντρο ενός γαλαξία και οι εκπομπές ακτίνων Χ από το γαλαξιακό κέντρο δείχνουν την παρουσία μιας τεράστιας μαύρης τρύπας που καταναλώνει ενεργά την ύλη.
"Τώρα είμαστε αρκετά σίγουροι ότι βλέπουμε γαλαξίες που έχουν υποστεί πρόσφατες συγχωνεύσεις", δήλωσε η Μελβούρνη. «Ένα από αυτά τα συστήματα έχει διπλό πυρήνα, έτσι μπορείτε πραγματικά να δείτε τους δύο πυρήνες των συγχωνευμένων γαλαξιών. Το άλλο σύστημα είναι εξαιρετικά διαταραγμένο – μοιάζει με συντρίμμια τρένου– και είναι πολύ ισχυρότερη πηγή ακτίνων Χ ».
Εκτός από το φωτισμό του γαλαξιακού πυρήνα με εκπομπές ακτίνων Χ, οι συγχωνεύσεις τείνουν επίσης να πυροδοτούν το σχηματισμό νέων αστεριών συγκλονίζοντας και συμπιέζοντας σύννεφα αερίου. Έτσι, οι ερευνητές εξέπληξαν το γεγονός ότι το σύστημα με διπλό πυρήνα κυριαρχείται από σχετικά παλιά αστέρια και δεν φαίνεται να παράγει πολλά νεαρά αστέρια.
"Εάν έχουμε δίκιο για το σενάριο συγχώνευσης, τότε αυτή η συγχώνευση συμβαίνει μεταξύ δύο γαλαξιών που είχαν ήδη σχηματίσει τα περισσότερα από τα αστέρια τους δισεκατομμύρια χρόνια πριν και δεν είχαν μείνει πολύ αέριο για να δημιουργήσουν νέα αστέρια", δήλωσε η Μελβούρνη.
Εάν μια πρόσθετη μελέτη δείχνει ότι τέτοια αντικείμενα είναι κοινά πιο πίσω στο παρελθόν, αυτές οι παρατηρήσεις θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εξήγηση ενός από τους γρίφους του σχηματισμού γαλαξιών. Σύμφωνα με την επικρατούσα θεωρία του ιεραρχικού σχηματισμού γαλαξιών, οι μεγάλοι γαλαξίες δημιουργούνται πάνω από δισεκατομμύρια χρόνια μέσω συγχωνεύσεων μεταξύ μικρότερων γαλαξιών. Από τη στιγμή που οι συγχωνεύσεις προκαλούν σχηματισμό αστεριών, ήταν δύσκολο να εξηγηθεί η ύπαρξη πολύ μεγάλων γαλαξιών που δεν διαθέτουν σημαντικούς πληθυσμούς νέων αστεριών.
«Μια ιδέα είναι ότι μπορείτε να έχετε τη λεγόμενη στεγνή συγχώνευση, όπου δύο γαλαξίες γεμάτοι παλιά αστέρια αλλά λίγο αέριο συγχωνεύονται χωρίς να σχηματίζουν πολλά νέα αστέρια. Αυτό που βλέπουμε σε αυτό το αντικείμενο είναι σύμφωνο με μια στεγνή συγχώνευση », δήλωσε η Μελβούρνη. «Ακόμα και σε μια ξηρή συγχώνευση, μπορεί να υπάρχει αρκετό αέριο για να τροφοδοτήσει τη μαύρη τρύπα, παράγοντας εκπομπές ακτίνων Χ, αλλά όχι αρκετό για να δώσει μια ισχυρή έκρηξη σχηματισμού αστεριών».
Περαιτέρω παρατηρήσεις σε μήκη κύματος μέσου έως πολύ υπέρυθρου, που αναμένεται αργότερα φέτος από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer, μπορεί να σας βοηθήσουν να επιβεβαιώσετε αυτό. Τα δεδομένα του Spitzer θα παρέχουν μια καλύτερη ένδειξη της περιεκτικότητας σε σκόνη του γαλαξία, μια κρίσιμη μεταβλητή για την ερμηνεία αυτών των παρατηρήσεων, δήλωσε η Μελβούρνη.
Το προσαρμοσμένο οπτικό σύστημα λέιζερ αστέρι χρηματοδοτήθηκε από το Ίδρυμα W. Keck. Το τεχνητό σύστημα laser star star αναπτύχθηκε και ενσωματώθηκε σε συνεργασία μεταξύ του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence Livermore και του W. Το λέιζερ ενσωματώθηκε στο Keck με τη βοήθεια των Dee Pennington, Curtis Brown και Pam Danforth. Η κάμερα υπέρυθρης ακτινοβολίας NIRC2 αναπτύχθηκε από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνια, UCLA και το Παρατηρητήριο Keck. Το Παρατηρητήριο Keck λειτουργεί ως επιστημονική συνεργασία μεταξύ της CalTech, του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια και της Εθνικής Διοίκησης Αεροναυτικής και Διαστήματος.
Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από το Κέντρο Προσαρμοστικής Οπτικής, ένα Κέντρο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών που διαχειρίζεται η UC Santa Cruz.
Αρχική πηγή: Δελτίο ειδήσεων Keck
