Το Spitzer Space Telescope (SST) είναι το τέταρτο και τελευταίο όργανο της σειράς Great Observatories της NASA. Το SST ακολούθησε το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble (HST), τα Chandra X-Ray και τα Compton Gamma Ray Observatories στο διάστημα στις 25 Αυγούστου 2003. Τοποθετήθηκε σε ηλιακή (ηλιακή) τροχιά που ακολουθεί τη Γη και εργάζεται με ναυλωτή 2,5 συν το χρόνο εντός της NASA Πρόγραμμα Origins, το SST αποκάλυψε το πρώτο δημόσιο φως τον Μάιο του 2004 - προσφέροντας στον κόσμο μια εντυπωσιακή υπέρυθρη θέα του μεγάλου σπειροειδούς γαλαξία M51 στο Canes Venatici.
Ο Λόρδος Rosse περιέγραψε για πρώτη φορά τον M51 ως «σπειροειδές νεφέλωμα» το 1845. Μόλις ο Edwin Hubble έλυσε αχνά μεταβλητά αστέρια μέσα σε ένα άλλο «M» - M31 - ο M51 και άλλοι «σπειροειδείς νεφελώματα» πέτυχαν μια ίδια βαθμολογία με τον δικό μας Γαλαξία - Γαλαξίας!
Αλλά το να ονομάσεις κάτι δεν είναι να το εξηγήσεις. Ένα από τα πιο δύσκολα πράγματα που πρέπει να εξηγήσετε για οτιδήποτε είναι "Πώς έγινε αυτό που είναι;"
Λίγο πριν από την απελευθέρωση της εικόνας του MST του SST, οι αστρονόμοι είχαν ήδη δοθεί "head-up" σε μια σπάνια εμφάνιση μιας κατηγορίας απομακρυσμένων αντικειμένων στον ουρανό - μια εκτεταμένη περιοχή αερίου και σκόνης που λάμπει αμυδρά αλλά χωρίς επίβλεψη από αστρικό φως - ακριβώς το είδος της μελέτης που θα μπορούσε να φέρει επανάσταση στον τρόπο που οι αστρονόμοι κατανοούν το σχηματισμό γαλαξιών. Το πρόγραμμα Origins της NASA είχε κάνει μεγάλη επιτυχία και τώρα το πρόβλημα ήταν να προωθήσει τον δρομέα στο σπίτι χρησιμοποιώντας άλλες πηγές δεδομένων…
Σε μια εφημερίδα με τίτλο «Ανακάλυψη ενός μεγάλου αερίου νεφελώματος ~ 200kpc στο z = ~ 2,7 με το διαστημικό τηλεσκόπιο Spitzer» (δημοσιεύθηκε στις 29 Μαρτίου 2005), ο αστροφυσικός Arjun Dey του Εθνικού Παρατηρητηρίου Οπτικής Αστρονομίας (NOAO) και συνεργάτες από άλλους οργανισμούς ( συμπεριλαμβανομένου του κέντρου λειτουργίας SST στο Jet Propulsion Laboratory) συγκέντρωσε δεδομένα από το κάτω μισό του φάσματος em - ραδιόφωνο έως ορατό φως - για να ζωγραφίσει μια εικόνα του πρώιμου σχηματισμού σμήνους γαλαξιών που σχετίζεται με αυτήν την ενθουσιασμένη (και συναρπαστική) περιοχή σκόνης και αέριο που βρίσκεται περίπου 11,3 BLY σε χρόνο και χώρο.
Σύμφωνα με τα λόγια της ομάδας, "Αναφέρουμε την ανακάλυψη ενός πολύ μεγάλου χωρικά εκτεταμένου νεφελώματος που σχετίζεται με μια φωτεινή πηγή μεσαίας υπέρυθρης ακτινοβολίας". Για εσάς και εμένα αυτό σημαίνει ότι ανακάλυψαν «πολύ παλιά, και πολύ μακριά μήτρα γαλαξιακής γέννησης».
Το αντικείμενο (SST24 J1434110 + 331733) αρχικά χαρτογραφήθηκε χρησιμοποιώντας τους ανιχνευτές MIPS και IRAC του SST κατά τη διάρκεια μιας μέσης υπέρυθρης έρευνας των αστερισμών Bootes της άνοιξης στα τέλη Ιανουαρίου 2004. Μετά τη μείωση των δεδομένων από το προσωπικό της JPL, κατέστη σαφές ότι το SST24 θα μπορούσε να προσφέρει εξαιρετικά σημαντικές ιδέες για αυτήν τη μυστηριώδη εποχή του γαλαξιακού ξεδιπλώματος, όταν οι νέοι γαλαξίες παγιδεύονται στην ουσία του σχηματισμού άστρων. Αλλά για να διεισδύσει σε αυτά τα πράγματα θα απαιτούσε επέκταση της εικόνας της περιοχής χρησιμοποιώντας φως από όλο το φάσμα.
Εν μέρει, η ανάγκη να έχουμε άλλη εμφάνιση στο SST24 οφείλεται στο περιορισμένο άνοιγμα του καθρέφτη 0,84 μέτρων του SST και σε αυτά τα μεγάλα μήκη κύματος που σχετίζονται με το υπέρυθρο φως. Στην καλύτερη περίπτωση, το SST αποκάλυψε το κεντρικό τρίτο του νεφελώδους. (Τα όργανα στο SST περιορίζονται σε ανάλυση λεπτομερειών 6 δευτερολέπτων τόξου.) Τρεις ενσωματωμένοι ανιχνευτές (η κάμερα υπέρυθρης σειράς -IRAC, υπέρυθρος φασματογράφος - IRS και φωτομέτρο απεικόνισης πολλαπλών ζωνών για Spitzer - MIPS) και αναλύουν το υπέρυθρο φως στο μέσο έως πολύ - μήκη κύματος με υπέρυθρο (3,6-160 μικρόμετρα).
Αν και το φως που παρατηρείται χρησιμοποιώντας τα τρία όργανα SST προέρχεται κυρίως από «θερμά» αντικείμενα (αέρια και σκόνη), το φως από σχεδόν οπτικές πηγές μπορεί επίσης να φανεί μετά από επεκτατική κόκκινη μετατόπιση σε μεγάλες αποστάσεις. Είναι ενδιαφέρον ότι μια συγκεκριμένη φωτεινή γραμμή στο ίδιο «σχεδόν οπτικό φως» σημαδεύτηκε για αστρονομική χρήση από τον αστροφυσικό Lyman Spitzer - ομώνυμο του ίδιου του SST - έναν από τους κορυφαίους υποστηρικτές της υπέρυθρης αστρονομίας του 20ου αιώνα.
Συνεργάστηκε με δεδομένα από άλλα όργανα, ο Dey και η ομάδα του συνέταξαν μια συναρπαστική υπόθεση για έναν ενεργό γαλαξιακό πυρήνα (AGN) εντός του SST24. Εάν επαληθευτεί, ένα τέτοιο AGN θα έδειχνε ότι οι μαύρες τρύπες παίζουν σημαντικό ρόλο στην πρόωρη εξέλιξη του γαλαξία. Ένα τέτοιο παράδειγμα μπορεί να φέρει επανάσταση στην κατανόηση του σχηματισμού γαλαξιών καθιστώντας το AGN περισσότερο την αιτία - παρά το αποτέλεσμα - του σχηματισμού ομάδων γαλαξιών…
Τα οπτικά δεδομένα που χρησιμοποιήθηκαν από την ομάδα που σχετίζεται με το SST24 συλλέχθηκαν χρησιμοποιώντας τα τηλεσκόπια 4m και 2,1m του NOAO στο Kitt Peak της Αριζόνα. Αυτά τα όργανα βελτίωσαν την ανάλυση SST κατά σχεδόν οκτώ φορές. Άλλα διαθέσιμα δεδομένα σε οπτικό φως επέκτειναν την εικόνα της ενεργειακής απόδοσης του SST24. Τον Μάιο και τον Ιούνιο του 2004, συγκεντρώθηκαν φασματογραφικές πληροφορίες για το SST24 (μαζί με αντικείμενα προσκηνίου και φόντου) σε λεπτές και ακριβείς προσανατολισμένες δεύτερες λωρίδες 1 τόξου μέσω του οργάνου Keck I των 10 μέτρων στη Mauna Kea της Χαβάης.
Από την περίληψη της εφημερίδας, «Η φωτεινή πηγή υπέρυθρης ακτινοβολίας εντοπίστηκε για πρώτη φορά σε παρατηρήσεις που έγιναν χρησιμοποιώντας το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Spitzer. Τα υπάρχοντα δεδομένα απεικόνισης ευρείας ζώνης από την έρευνα Deep Wide-Field του NOAO αποκάλυψαν ότι η μεσαία υπέρυθρη πηγή συνδέεται με μια διάχυτη, χωρικά επεκτεινόμενη, οπτική αντίστοιχη… Φασματοσκοπία και περαιτέρω απεικόνιση… αποκαλύπτει ότι η οπτική πηγή είναι σχεδόν καθαρά νεφέλωμα εκπομπής γραμμής με λίγη ή καθόλου ανιχνεύσιμη διάχυτη συνεχή εκπομπή. "
Συνήθως, οι ώριμοι γαλαξίες εμφανίζουν ένα πλήρες φάσμα φωτός που παράγεται από ακτινοβολία μαύρου σώματος από αστρικές φωτοσφαιρές. Τέτοια ευρυζωνικά φάσματα συνήθως ενισχύονται από στενές, φωτεινές γραμμές εκπομπών που σχετίζονται με ατομική διέγερση. Όμως το φάσμα του SST24 κυριαρχείται από μια μόνο στενή ζώνη ακτινοβολίας. Αυτή η μπάντα - αν και άλλαξε περίπου 3,7 φορές λόγω της ύφεσης των 11,3 BLY - συνδέεται με τη συχνότητα "Lyman Alpha" που εκπέμπεται από αέριο υδρογόνο. Συνήθως τέτοια σύννεφα Lyman-alpha ακτινοβολούνται από διέγερση από μακρινά κβάζαρ. Αλλά στην περίπτωση του SST24, μπορεί να εμπλέκεται ένας άλλος μηχανισμός - μια πηγή μαύρης τρύπας μέσα στο ίδιο το νεφέλωμα.
Συγκεντρώνοντας τη δομή του SST24, η επιστημονική ομάδα αποφάσισε ότι το AGN του αντισταθμίζεται από το κέντρο του νέφους κατά σχεδόν το ένα δέκατο του συνόλου του σύννεφου. Αν και δεν είναι σαφές τι αντίκτυπο έχει αυτή η αντιστάθμιση στο σχηματισμό γαλαξιών, το γεγονός πρέπει να ενσωματωθεί στον τρόπο με τον οποίο διαμορφώνουμε το σχηματισμό ομάδων γαλαξιών στο μέλλον.
Οι φασματογραφικές μετατοπίσεις στο άλφα φως Lyman δείχνουν επίσης ότι η κεντρική περιοχή 100 KLY του SST24 περιστρέφεται αργά και περιέχει το ισοδύναμο μάζας περίπου 6 τρισεκατομμυρίων ήλιων - περίπου 5x από τους γαλαξίες Milky Way και Whirlpool (M51). Το SST24 περιλαμβάνει μια περιοχή του διαστήματος που περιλαμβάνει εύκολα ολόκληρο τον Γαλαξία και τους δώδεκα δορυφορικούς γαλαξίες.
Αλλά το SST24 δεν στερείται εντελώς από το σχηματισμό άστρων. Η ομάδα αναφέρει ότι «ένας νεαρός γαλαξίας που σχηματίζει αστέρι βρίσκεται κοντά στο βόρειο άκρο του νεφελώματος». Αυτός ο γαλαξίας ερυθρώνεται από τη σκόνη, έχει την ίδια κόκκινη μετατόπιση με την ακτινοβολία Lyman-alpha, καθώς και την ακτινοβολία ευρείας ζώνης που σχετίζεται με το σχηματισμό αστεριών. Αυτός ο γαλαξίας δεν δίνει καμία ένδειξη ότι έχει AGN. Εξαιτίας αυτού, σύντομα μπορούμε να μάθουμε ότι οι AGN ενδέχεται να μην διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στη δημιουργία όλων των γαλαξιών.
Παρόλο που η εξέταση ραδιοσυχνοτήτων του SST24 είναι δύσκολη (λόγω προβλημάτων επίλυσης σε μεγάλα μήκη κύματος), η ομάδα επισημαίνει ότι η αναλογία πυκνότητας μέσου υπέρυθρου προς ραδιοκύμα, «δείχνει αξιοσημείωτη ομοιότητα με τους γαλαξίες αστραφτερών…» Για το λόγο αυτό μέρη του SST24 το χαλί περνάει από μια εποχή ταχείας αστρικής εξέλιξης που θα μπορούσε γρήγορα να οδηγήσει στην αποκάλυψη ενός πλήρους γαλαξία πλούσιου με φωτεινά αστέρια αναπαραγωγής…
Το SST24 δεν είναι το μόνο σύννεφο Lyman-alpha που εντοπίστηκε ποτέ, αλλά αυτά τα λίγα που ανακαλύφθηκαν θεωρούνται εξαιρετικά από την επιστημονική ομάδα: ότι αυτές οι περιοχές είναι οι περιοχές σχηματισμού των πιο μαζικών γαλαξιών. Εάν ναι, η κατανόηση των φυσικών συνθηκών και της ενεργητικότητας αυτών των συστημάτων μπορεί να παράσχει σημαντικές πληροφορίες για τη μαζική διαδικασία σχηματισμού γαλαξιών. "
Γράφτηκε από τον Jeff Barbour
