Вперше астрономам вдалося поєднати найглибші оптичні зображення Всесвіту, отримані космічним телескопом Хаббл, з однаково різкими зображеннями в ближній інфрачервоній частині спектра, використовуючи вдосконалену нову лазерну зорову систему для адаптивної оптики в обсерваторії WM Keck на Гаваях. Нові спостереження, представлені на зустрічі Американського астрономічного товариства (AAS) в Сан-Дієго цього тижня, виявляють безпрецедентні деталі зіткнення галактик з масивними чорними дірами на їх ядрах, що спостерігаються на відстані близько 5 мільярдів світлових років, коли Всесвіт був трохи більше половини теперішнього віку.
Спостереження за віддаленими галактиками в інфрачервоному діапазоні виявляє старі популяції зірок, ніж це можна побачити на оптичних довжинах хвиль, а інфрачервоне світло також проникає в хмари міжзоряного пилу легше, ніж оптичне світло. Нові інфрачервоні зображення далеких галактик були отримані командою дослідників з Каліфорнійського університету, Санта-Крус, UCLA та обсерваторії В. Кека. Джейсон Мельбурн, аспірант Університету Санта-Крус та провідний автор дослідження, сказав, що початкові висновки включають деякі сюрпризи, і що дослідники продовжуватимуть аналізувати дані у найближчі тижні.
"Ми ніколи не мали змоги досягти такого рівня просторової роздільної здатності в інфрачервоному просторі", - сказав Мельбурн.
Окрім Мельбурна, до дослідницької групи під керівництвом Девіда Ку з UCSC та Джеймса Ларкіна з UCLA входять Дженніфер Лотц, Клер Макс та Джеррі Нельсон з UCSC; Шеллі Райт та Метью Барчіс в UCLA; та Антонін Х. Бушес, Джейсон Чін, Скотт Хартман, Ерік Йоханссон, Роберт Лафон, Девід Ле Міньянь, Пол Дж. Стомскі, Дуглас Саммерс, Маркос А. ван Дам та Пітер Л. Візінович в обсерваторії Кека.
«Вперше в цих глибоких зображеннях Всесвіту ми можемо охопити всі довжини хвиль світла від оптичного до інфрачервоного з однаковим рівнем просторової роздільної здатності. Це дозволяє нам спостерігати детальні підструктури в далеких галактиках і вивчати їх складові зірки з точністю, яку ми не могли б отримати інакше ", - сказав Ку, професор астрономії та астрофізики в УСК.
Зображення були отримані Райт та командою Keck AO під час тестування адаптивно-оптичної системи зірки лазерної зірки на 10-метровому телескопі Keck II. Вони є першими науково-якісними зображеннями далеких галактик, отриманих за допомогою нової системи. Це знаменний крок для Центру казначейського обстеження за адаптивну оптику (CATS), який використовуватиме адаптивну оптику для спостереження за великим зразком слабких далеких галактик у ранньому Всесвіті, заявив Ларкін.
"Ми кілька років працювали дуже наполегливо, збираючи дані навколо яскравих зірок. Але ми були дуже обмежені щодо кількості та типів об'єктів, які ми можемо спостерігати. Лише за допомогою лазера ми зможемо досягти найбагатших і найзахопливіших цілей ». Ларкін сказав.
Адаптивна оптика (АО) виправляє ефект розмивання атмосфери, що серйозно погіршує зображення, побачені наземними телескопами. Система AO точно вимірює це розмиття і виправляє зображення за допомогою деформуючого дзеркала, застосовуючи виправлення в сотні разів за секунду. Для вимірювання розмиття AO необхідний яскравий точковий джерело світла в полі зору телескопа, який можна створити штучно за допомогою лазера для збудження атомів натрію у верхній атмосфері, що призводить до того, що вони світяться. Без такої лазерної зірки астрономам довелося покладатися на яскраві зірки («природні зорі-поводи»), що різко обмежує те, де АО можна використовувати в небі. Крім того, природні зорі-путівники занадто яскраві, щоб дозволяти спостерігати за дуже слабкими далекими галактиками в одній частині неба, сказав Ку.
"Поява зірки лазерного путівника в Кеці відкрило небо для спостереження за адаптивною оптикою, і тепер ми можемо використовувати Кека для фокусування на тих полях, де у нас вже є чудові, глибокі оптичні зображення з космічного телескопа Хаббла", - сказав Ку.
Оскільки діаметр дзеркала телескопа Кека в чотири рази більший, ніж у Хаббла, він може отримати зображення в чотири рази чіткіше від Хаббла в ближньому інфрачервоному просторі, коли доступна система оптики оптичної оптики зірки лазера для подолання ефектів, що розмиваються в атмосфері.
Зображення, що були представлені на засіданні AAS, були отримані в районі неба, відомому як поле GOODS-South, де глибокі спостереження вже зроблені Хабблом, рентгенівською обсерваторією Чандра та іншими телескопами. На зображеннях є шість слабких галактик, у тому числі два джерела рентгенівських променів, ідентифіковані Чандрою. Мельбурн заявив, що випромінювання рентгенівських променів у поєднанні з невпорядкованою морфологією цих об'єктів свідчать про недавню активність об'єднання. Злиття можуть вивести велику кількість речовини в центр галактики, а рентгенівські викиди з галактичного центру вказують на наявність масивної чорної діри, яка активно споживає речовину.
"Зараз ми досить впевнені, що ми бачимо галактики, які зазнали недавнього злиття", - сказав Мельбурн. «Одна з цих систем має подвійне ядро, тому ви насправді можете бачити два ядра зливаються галактик. Інша система сильно невпорядкована - схожа на аварію поїзда - і є набагато сильнішим джерелом рентгенівських променів ".
Окрім освітлення галактичного ядра рентгенівськими випромінюваннями, злиття також, як правило, викликають утворення нових зірок, шокуючими та стискаючи хмари газу. Тож дослідники були здивовані, виявивши, що в системі з подвійним ядром переважають відносно старі зірки і, здається, не виробляють багато молодих зірок.
"Якщо ми маємо рацію щодо сценарію злиття, то це злиття відбувається між двома галактиками, які вже сформували більшість своїх зірок за мільярди років до цього і не вистачило багато газу для створення нових зірок", - сказав Мельбурн.
Якщо додаткове дослідження покаже, що подібні об'єкти є спільними ще в часі, ці спостереження можуть допомогти пояснити одну із загадок формування галактики. Згідно з переважаючою теорією формування ієрархічних галактик, великі галактики будуються протягом мільярдів років за рахунок злиття між меншими галактиками. Оскільки злиття викликають утворення зірок, важко було пояснити існування дуже великих галактик, яким не вистачає значної популяції молодих зірок.
«Одна ідея полягає в тому, що ви можете мати так зване сухе злиття, де дві галактики, повні старих зірок, але мало газу, зливаються без утворення багатьох нових зірок. Те, що ми бачимо в цьому об'єкті, відповідає сухим злиттям », - сказав Мельбурн. "Навіть у сухому злитті все ще може бути достатньо газу, щоб живити чорну діру, виробляючи рентгенівські викиди, але недостатньо, щоб отримати сильний сплеск утворення зірок".
Подальші спостереження на довжині хвилі від середньої та далекої інфрачервоної форми, що очікуються пізніше цього року від космічного телескопа Спітцер, можуть допомогти підтвердити це. Дані Шпіцера забезпечать кращу вказівку на вміст пилу в галактиці, що є вирішальною змінною в інтерпретації цих спостережень, сказав Мельбурн.
Система адаптивного оптичного оптичного зіркового лазера фінансувалася Фондом В. Кека. Система зірок штучного лазерного направлення була розроблена та інтегрована у партнерство між Національною лабораторією Лоуренса Лівермора та В. Лазером було інтегровано у Кека за допомогою Ді Пеннінгтона, Кертіса Брауна та Пам Данфорта. Близько інфрачервона камера NIRC2 була розроблена Каліфорнійським технологічним інститутом, UCLA та обсерваторією Кека. Обсерваторія Кека працює як наукове партнерство між CalTech, Каліфорнійським університетом та Національною адміністрацією з питань аеронавтики та космосу.
Цю роботу підтримали Центр адаптивної оптики, Національний науково-технічний центр Національного наукового фонду, яким керує UC Santa Cruz.
Оригінальне джерело: Keck News Release
