За първи път астрономите успяха да комбинират най-дълбоките оптични изображения на Вселената, получени от космическия телескоп Хъбъл, с еднакво остри изображения в близката инфрачервена част на спектъра, използвайки усъвършенствана нова лазерна система за водещи звезди за адаптивна оптика в обсерваторията WM Keck в Хавай. Новите наблюдения, представени на срещата на Американското астрономическо общество (AAS) в Сан Диего тази седмица, разкриват безпрецедентни подробности за сблъскващи се галактики с масивни черни дупки в техните ядра, наблюдавани на разстояние около 5 милиарда светлинни години, когато Вселената е била малко над половината от сегашната му възраст.
Наблюдаването на далечни галактики в инфрачервения диапазон разкрива по-стари популации от звезди, отколкото може да се види при оптични дължини на вълната, а инфрачервената светлина също прониква в облаците от междузвездния прах по-лесно от оптичната светлина. Новите инфрачервени изображения на далечни галактики са получени от екип изследователи от Калифорнийския университет, Санта Крус, UCLA и обсерваторията W. Keck. Джейсън Мелбърн, аспирант в UC Santa Cruz и водещ автор на изследването, каза, че първоначалните открития включват някои изненади и че изследователите ще продължат да анализират данните в следващите седмици.
"Никога не сме успели да постигнем това ниво на пространствена разделителна способност в инфрачервения досега", каза Мелбърн.
В допълнение към Мелбърн, изследователският екип, воден от Дейвид Коо от UCSC и Джеймс Ларкин от UCLA, включва Дженифър Лоц, Клер Макс и Джери Нелсън от UCSC; Шели Райт и Матю Барчи от UCLA; и Антонин Х. Бушес, Джейсън Чин, Скот Хартман, Ерик Йохансон, Робърт Лафон, Дейвид Льо Миньянт, Пол Дж. Стомски, Дъглас Самърс, Маркос А. ван Дам и Питър Л. Уизинович от обсерваторията Кек.
„За първи път в тези дълбоки образи на Вселената можем да покрием всички дължини на вълните от оптична до инфрачервена с едно и също ниво на пространствена разделителна способност. Това ни позволява да наблюдаваме подробни подструктури в далечни галактики и да изучаваме съставните им звезди с точност, която не бихме могли да постигнем по друг начин “, казва Коо, професор по астрономия и астрофизика в UCSC.
Изображенията са получени от Райт и екипа на Keck AO по време на тестване на системата за адаптивна оптична лазерна водеща звезда на 10-метровия телескоп Keck II. Те са първите научнокачествени изображения на далечни галактики, получени с новата система. Това е основна стъпка за изследването на касата на Центъра за адаптивна оптика (CATS), което ще използва адаптивна оптика, за да наблюдава голяма извадка от слаби далечни галактики в ранната Вселена, заяви Ларкин от UCLA.
„Ние работим много усилено от няколко години, като вземаме данни около ярки звезди. Но ние бяхме много ограничени по отношение на броя и видовете обекти, които можем да наблюдаваме. Само с лазера вече можем да достигнем до най-богатите и вълнуващи цели. " Ларкин каза.
Адаптивната оптика (AO) коригира замъгляващия ефект на атмосферата, което сериозно влошава изображенията, наблюдавани от наземните телескопи. AO система прецизно измерва това замъгляване и коригира изображението с помощта на деформиращо се огледало, прилагайки корекции стотици пъти в секунда. За да измерва замъгляването, AO изисква ярък точков източник в зрителното поле на телескопа, който може да бъде създаден изкуствено с помощта на лазер за възбуждане на натриеви атоми в горната част на атмосферата, причинявайки им да светят. Без такава звезда за лазерни водачи, астрономите трябваше да разчитат на ярки звезди („естествени водачи”), което драстично ограничава мястото, където AO може да се използва в небето. Освен това естествените водещи звезди са твърде ярки, за да позволят наблюдения на много слаби, далечни галактики в същата част на небето, каза Ку.
„Появата на звездата на лазерния водач в Кек отвори небето за наблюдения на адаптивни оптики и вече можем да използваме Кек, за да се съсредоточим върху онези полета, където вече имаме прекрасни, дълбоки оптични изображения от космическия телескоп Хъбъл“, каза Ку.
Тъй като диаметърът на огледалото на телескопа Кек е четири пъти по-голям от този на Хъбъл, той може да получи изображения, четири пъти по-остри от Хъбъл, в близката инфрачервена инфрачервена система сега, когато е налична лазерната система за оптична оптична звезда за преодоляване на замъгляващите ефекти на атмосферата.
Изображенията, представени на срещата на AAS, са получени в зона на небето, известна като полето GOODS-South, където вече са направени дълбоки наблюдения от Хъбъл, рентгеновата обсерватория Чандра и други телескопи. В изображенията има шест слаби галактики, включително два рентгенови източника, идентифицирани от Чандра. Рентгеновите емисии, комбинирани с нарушената морфология на тези обекти, подсказват скорошната активност на сливанията, каза Мелбърн. Сливанията могат да насочат големи количества материя в центъра на галактика, а рентгеновите емисии от галактическия център показват наличието на масивна черна дупка, която активно консумира материя.
"Вече сме доста сигурни, че виждаме галактики, които са претърпели скорошни сливания", каза Мелбърн. „Една от тези системи има двойно ядро, така че всъщност можете да видите двете ядра на сливащите се галактики. Другата система е силно неразположена - прилича на останки от влак - и е много по-силен източник на рентгенови лъчи. "
В допълнение към осветяването на галактическото ядро с рентгенови емисии, сливанията също са склонни да предизвикат образуването на нови звезди чрез шокиращи и компресиращи облаци газ. Така изследователите бяха изненадани да открият, че системата с двойно ядро е доминирана от сравнително стари звезди и не изглежда да произвежда много млади звезди.
„Ако сме прави за сценария на сливане, тогава това сливане се случва между две галактики, които вече са образували повечето си звезди преди милиарди години и не са имали много газ, за да направят нови звезди“, каза Мелбърн.
Ако допълнителното проучване покаже, че подобни обекти са често срещани назад във времето, тези наблюдения биха могли да помогнат да се обясни една от загадките за образуване на галактика. Според преобладаващата теория за образуването на йерархични галактики, големите галактики се изграждат за милиарди години чрез сливания между по-малки галактики. Тъй като сливанията задействат образуването на звезди, беше трудно да се обясни съществуването на много големи галактики, на които липсват значителни популации от млади звезди.
„Една идея е, че можете да имате така нареченото сухо сливане, при което две галактики, пълни със стари звезди, но малко газ, се сливат, без да образуват много нови звезди. Това, което виждаме в този обект, е в съответствие със сухото сливане “, каза Мелбърн. „Дори и при сухо сливане, все още може да има достатъчно газ, за да захрани черната дупка, произвеждайки рентгенови емисии, но не достатъчно, за да доведе до силен изблик на образуване на звезди.“
По-нататъшни наблюдения при средна и далечна инфрачервена дължина на вълната, очаквани по-късно тази година от космическия телескоп „Спицер“, могат да помогнат за потвърждаването на това. Данните на Spitzer ще осигурят по-добра индикация за съдържанието на прах в галактиката, която е ключова променлива при интерпретирането на тези наблюдения, каза Мелбърн.
Системата за адаптивна оптична звезда за лазерно ръководство е финансирана от фондация W. Keck. Системата за изкуствени лазерни водачи е разработена и интегрирана в партньорство между Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор и W. Лазерът е интегриран в Кек с помощта на Ди Пинингтън, Къртис Браун и Пам Данфорт. Близо инфрачервената камера NIRC2 е разработена от Калифорнийския технологичен институт, UCLA и обсерваторията Keck. Обсерваторията Кек функционира като научно партньорство между CalTech, Калифорнийския университет и Националната администрация по аеронавтика и космическо пространство.
Тази работа е подкрепена от Центъра за адаптивна оптика, Национален научен център за наука и технологии, управляван от UC Santa Cruz.
Оригинален източник: Keck News Release
