A csillagászok először képesek voltak a világ legmélyebb optikai képeit a Hubble Űrtávcső segítségével összekapcsolni az azonos éles képekkel a spektrum közeli infravörös részén, az új adaptív optikai lézervezető csillagrendszer segítségével. a Hawaii WM Keck Obszervatóriumban. Az új megfigyelések, amelyeket a héten San Diegóban, az amerikai csillagászati társaság (AAS) ülésén mutattak be, példátlan részleteket fednek fel a galaxisok ütközésével, amelyek magjában masszív fekete lyukak vannak, körülbelül 5 milliárd fényév távolságban, amikor az univerzum a jelenlegi életkor alig több mint fele.
Az infravörös tartományban lévő távoli galaxisok megfigyelése régebbi csillagpopulációkat derít fel, mint amelyek optikai hullámhosszon megfigyelhetők. Az infravörös fény az csillagközi porfelhőkbe is jobban behatol, mint az optikai fény. A távoli galaxisok új infravörös képeit a Kaliforniai Egyetem, a Santa Cruz, UCLA és a W. Keck Observatory kutatócsoportja készítette. Jason Melbourne, a UC Santa Cruz posztgraduális hallgatója és a tanulmány vezető szerzője elmondta, hogy a kezdeti eredmények néhány meglepetést tartalmaznak, és hogy a kutatók az elkövetkező hetekben folytatják az adatok elemzését.
"Még soha nem sikerült elérnünk az infravörös térségben ezt a térbeli felbontást" - mondta Melbourne.
Melbourne mellett a kutatócsoport, amelyet David Koo (UCSC) és James Larkin (az UCLA) vezet, köztük Jennifer Lotz, Claire Max és Jerry Nelson az UCSC-nél; Shelley Wright és Matthew Barczys az UCLA-nál; és Antonin H. Bouchez, Jason Chin, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul J. Stomski, Douglas Summers, Marcos A. van Dam és Peter L. Wizinowich a Keck Observatory-ban.
„A világegyetem e mély képeiben először fedjük le az összes fény hullámhosszát az optikától az infravörösig, azonos térbeli felbontással. Ez lehetővé teszi a részletes alszerkezetek megfigyelését a távoli galaxisokban, és azok csillagainak olyan pontossággal történő tanulmányozását, amelyet egyébként nem kaphatnánk meg ”- mondta Koo, az UCSC csillagászati és asztrofizikai professzora.
A képeket Wright és a Keck AO csapata készítette a lézervezető csillag adaptív optikai rendszer tesztelése során a 10 méteres Keck II távcsővel. Ezek a távoli galaxisok első, tudományos minőségű képei, amelyeket az új rendszerrel kaptunk. Ez nagy lépést jelent az adaptív optika kincstári felmérése (CATS) számára, amely adaptív optikát fog használni a korai világegyetem halk, távoli galaxisai nagy mintájának megfigyelésére - mondta az UCLA Larkin.
„Néhány éve nagyon keményen dolgoztunk az adatok fényes csillagok körül történő gyűjtésével. De nagyon korlátozottak vagyunk a megfigyelhető tárgyak száma és típusa szempontjából. Most csak a lézerrel érhetjük el a leggazdagabb és legizgalmasabb célokat. ” - mondta Larkin.
Az adaptív optika (AO) korrigálja a légkör elmosódását, amely súlyosan rontja a földi távcsövek által látott képeket. Az AO-rendszer pontosan méri ezt a homályosságot, és egy deformálható tükör segítségével korrigálja a képet, másodpercenként százszor helyesbítve. A homályosság méréséhez az AO fényes fényforrásra van szüksége a távcső látómezőjében, amelyet mesterségesen lézerrel lehet létrehozni, hogy gerjessze a nátrium-atomokat a felső légkörben, és ezáltal izzadjon. Ilyen lézervezető csillag nélkül a csillagászoknak fényes csillagokra („természetes vezetőcsillagokra”) kellett támaszkodniuk, amelyek drasztikusan korlátozzák az AO felhasználhatóságát az égen. Ezenkívül a természetes vezetőcsillagok túl fényesek ahhoz, hogy lehetővé tegyék az ég ugyanazon részén a nagyon gyenge, távoli galaxisok megfigyelését - mondta Koo.
"A lézervezető csillag megjelenése Keckben megnyitotta az eget az adaptív optikai megfigyelések számára, és most a Keck segítségével arra koncentrálhatunk, hogy azokon a területeken éljenek, ahol már csodálatos, mély optikai képeink vannak a Hubble űrteleszkópról" - mondta Koo.
Mivel a Keck-távcső tükörének átmérője négyszer nagyobb, mint a Hubbleé, a szoros infravörös képeken négyszer élesebb képeket kaphat, mint a Hubble, mivel a lézervezetőcsillagok adaptív optikai rendszere rendelkezésre áll a légkör elmosódó hatásainak kiküszöbölésére.
Az AAS-ülésen bemutatott képeket az ég egy olyan részén, a GOODS-South mezőnek nevezték el, ahol a Hubble, a Chandra X-ray Observatory és más távcsövek már mély megfigyeléseket végeztek. A képeken hat halvány galaxis található, köztük két röntgenforrás, amelyet Chandra azonosított. Melbourne szerint a röntgenkibocsátás, ezen objektumok rendezetlen morfológiájával együtt, a közelmúltbeli fúziós tevékenységre utalt. Az egyesülések nagy mennyiségű anyagot vezethetnek a galaxis középpontjába, és a galaktikus központból származó röntgenkibocsátás egy hatalmas fekete lyuk jelenlétére utal, amely aktívan fogyasztja az anyagot.
"Most már elég biztosak vagyunk abban, hogy olyan galaxisokat látunk, amelyekben a közelmúltban egyesültek" - mondta Melbourne. „Ezen rendszerek egyikében kettős mag van, tehát valójában láthatjuk az összeolvadó galaxisok két magját. A másik rendszer nagyon rendezetlen - úgy néz ki, mint egy vonatroncs - és sokkal erősebb röntgenforrás. ”
Amellett, hogy a galaktikus atomot röntgenkibocsátással világítják meg, az összefonódások hajlamosak új csillagok kialakulására is, a gázfelhők sokkolásával és összenyomásával. Tehát a kutatók meglepődtek, hogy a kettős magú rendszert viszonylag régi csillagok uralják, és úgy tűnik, hogy nem hoz sok fiatal csillagot.
"Ha igaza van az összefonódás forgatókönyvével, akkor ez az összefonódás két olyan galaxis között zajlik, amelyek már csillagok többségét milliárd évvel ezelőtt formálták, és amelyekben nem volt sok gáz maradt új csillagok készítéséhez" - mondta Melbourne.
Ha egy további tanulmány azt mutatja, hogy ezek az objektumok gyakoriak a későbbiekben, ezek a megfigyelések megmagyarázhatják a galaxisok kialakulásának egyik rejtvényét. A hierarchikus galaxisok kialakulásának uralkodó elmélete szerint a nagy galaxisok milliárd év alatt épülnek fel a kisebb galaxisok összeolvadása révén. Mivel az egyesülések csillagképződést váltanak ki, nehéz volt megmagyarázni olyan nagyon nagy galaxisok létezését, amelyekben nincs jelentős fiatal csillagpopuláció.
Az egyik ötlet az, hogy van egy úgynevezett száraz fúzió, ahol két galaxis tele van régi csillagokkal, de kevés gáz egyesül anélkül, hogy sok új csillagot képezne. Amit ebben az objektumban látunk, összhangban áll a száraz fúzióval ”- mondta Melbourne. "Még egy száraz összeolvadás esetén is lehet elegendő mennyiségű gáz a fekete lyuk betáplálásához, röntgenkibocsátáshoz, de nem elég ahhoz, hogy erőteljes csillagképződés jöjjön létre."
A közép- és a távolsági infravörös hullámhosszon végzett további megfigyelések, amelyeket ebben az évben később várnak a Spitzer Űrtávcsőből, segíthetnek ennek megerősítésében. A Spitzer-adatok jobban megmutatják a galaxis portartalmát, amely kulcsfontosságú változó ezen megfigyelések értelmezéséhez - mondta Melbourne.
A lézervezető csillag adaptív optikai rendszerét a W. Keck Alapítvány finanszírozta. A mesterséges lézervezető csillagrendszert a Lawrence Livermore Nemzeti Laboratórium és a W együttműködésében fejlesztették ki és integrálták. A lézert Keckbe integrálták Dee Pennington, Curtis Brown és Pam Danforth segítségével. A NIRC2 közeli infravörös kamerát az UCLA Kaliforniai Technológiai Intézet és a Keck Observatory fejlesztette ki. A Keck Observatory tudományos partnerkapcsolatként működik a CalTech, a Kaliforniai Egyetem és a Nemzeti Repülési és Űrügynökség között.
Ezt a munkát az Adaptív Optika Központ támogatta, egy Nemzeti Tudományos Alapítvány Tudományos és Technológiai Központja, amelyet az UC Santa Cruz irányított.
Eredeti forrás: Keck sajtóközlemény
