Telescopul spațial Spitzer (SST) este al patrulea și ultimul instrument din seria marilor observatorii NASA. SST a urmat telescopul spațial Hubble (HST), raza X Chandra și Observatorii Ray Comma Gamma Ray în spațiu pe 25 august 2003. Amplasat pe orbita heliocentrică (solară) care se deplasează pe Pământ și a lucrat sub un charter de 2,5 ani în plus în cadrul NASA Programul Origins, SST a dezvăluit prima lumină publică în mai 2004 - oferind lumii o vedere spectaculoasă în infraroșu a galaxiei M51 cu spirală față-a-vis în Canes Venatici.
Lord Rosse a descris pentru prima dată M51 drept o „nebuloasă spirală” în 1845. Nu a fost până când Edwin Hubble a rezolvat stele slabe variabile în cadrul altei „M” - M31 - M51 și alte „nebuloase spiralate” au obținut un rang egal cu propria noastră cale lactee. - Galaxia!
Dar a numi un lucru nu înseamnă a-l explica. Unul dintre cele mai dificile lucruri de explicat despre orice este „Cum a ajuns să fie ceea ce este?”
Cu mult înainte de lansarea imaginii SST a M51, astronomilor li se dăduse deja un „cap” în rare cazuri a unei clase de obiecte îndepărtate din ceruri - o regiune expansivă de gaz și praf care străluceau slab, dar încă nesupravegheate de lumina stelară - doar genul de studiu care ar putea revoluționa modul în care astronomii înțeleg formarea galaxiilor. Programul Origini al NASA a avut un succes major, iar acum problema era să-l îndrepți pe alergător spre casă folosind alte surse de date ...
Într-o lucrare intitulată „Descoperire a unei nebuloase gazoase cu dimensiuni mari de ~ 200kpc la z = ~ 2.7 cu telescopul spațial Spitzer” (publicat 29 martie 2005), astrofizicianul Arjun Dey al Observatorului Național de Optică Astronomie (NOAO) și colegii din alte organizații ( inclusiv centrul de operații SST de la Laboratorul de Propulsie Jet) a reunit date din toată jumătatea inferioară a spectrului em - radio la lumină vizibilă - pentru a picta o imagine a formării timpurii a grupului de galaxii asociate cu această regiune excitată (și captivantă) de praf și gaz situat la aproximativ 11,3 BLY-uri în timp și spațiu.
În cuvintele echipei, „Raportăm descoperirea unei nebuloase extinse spațial foarte mari asociate cu o sursă luminoasă cu infraroșu mediu.” Pentru tine și pentru mine asta înseamnă că au descoperit „cu mult timp în urmă și pântecele îndepărtat al nașterii galactice timpurii”.
Obiectul (SST24 J1434110 + 331733) a fost mapat inițial folosind detectoarele STP MIPS și IRAC, în timpul unei anchete cu infraroșu la nivelul stâlpilor de constelație de primăvară la sfârșitul lunii ianuarie 2004. După reducerea datelor de către personalul JPL, a devenit clar că SST24 ar putea oferi unele perspective extrem de semnificative în acea epocă misterioasă a desfășurării galactice atunci când galaxii tinere sunt asigurate în lucrurile de formare a stelelor. Dar pentru a pătrunde aceste lucruri ar fi nevoie de extinderea imaginii regiunii folosind lumină din întregul spectru em.
În parte, nevoia de a arăta alte aspecte către SST24 a fost determinată de deschiderea limitată a oglinzii de 0,84 metri a SST și de lungimile de undă lungi asociate cu lumina infraroșie. În cel mai bun caz, SST a relevat treimea centrală a nebulozității. (Instrumentele aflate la bordul SST sunt limitate la o rezoluție de detaliu de 6 secunde în arc.) Trei detectoare de bord (camera infraroșu Array -IRAC, infraroșu spectrograf - IRS și multiband imagerie fotometru pentru Spitzer - MIPS) și analizează lumina infraroșu la mijloc până departe -lungimi de undă infracționate (3,6-160 micrometri).
Deși lumina observată folosind cele trei instrumente SST provine în mare parte din obiecte „calde” (gaze și praf), lumina provenită din surse aproape optice poate fi, de asemenea, văzută după redshift-ul expansiv pe distanțe mari. Interesant, o singură linie strălucitoare în aceeași „lumină aproape-optică” a fost indicată pentru prima dată pentru utilizarea astronomică de astrofizicianul Lyman Spitzer - numele propriu al SST - unul dintre cei mai importanți susținători ai astronomiei infraroșii din secolul XX.
Alăturat cu date de la alte instrumente, Dey și echipa sa au creat un caz convingător pentru un nucleu galactic activ (AGN) în cadrul SST24. Dacă se verifică un astfel de AGN ar demonstra că găurile negre joacă un rol important în evoluția galaxiei timpurii. Un astfel de exemplu poate revoluționa foarte bine înțelegerea formării de galaxii, făcând AGN să fie mai mult cauza - și nu efectul - formării grupelor de galaxii ...
Datele vizuale utilizate de echipa asociată cu SST24 au fost colectate cu ajutorul telescoapelor 4m și 2.1m ale NOAO din Kitt Peak, Arizona. Aceste instrumente au îmbunătățit rezoluția SST cu un factor de aproape opt ori. Alte date disponibile în lumina optică au extins imaginea producției de energie a SST24. În lunile mai și iunie 2004, informații spectrografice despre SST24 (împreună cu obiecte de prim plan și fundal) au fost adunate în benzi de 1 arc de 2 metri, bine ajustate și orientate cu precizie, prin instrumentul Keck I de 10 metri de pe Mauna Kea, Hawaii.
Din rezumatul lucrării, „Sursa strălucitoare cu infraroșu mediu a fost detectată pentru prima dată în observațiile făcute cu ajutorul telescopului spațial Spitzer. Datele de imagistică cu bandă largă existente din Studiul NOAO Deep Wide-Field Survey au relevat că sursa cu infraroșu mijlociu este asociată cu o omologă difuză, extinsă spațial, optică ... Spectroscopie și imagini suplimentare ... dezvăluie că sursa optică este aproape pur nebuloasă care emite linie. cu puține, dacă există, emisie continuă difuză detectabilă. "
De obicei, galaxiile mature afișează un spectru complet de lumină generată de radiațiile persoanelor negre din fotosferele stelare. Astfel de spectre în bandă largă sunt, de obicei, întărite de linii de emisie înguste și luminoase asociate cu excitația atomică. Dar spectrul SST24 este dominat de o singură bandă îngustă de radiații. Acea bandă - deși redshift de vreo 3,7 ori din cauza recesiunii de 11,3 BLY - se asociază cu frecvența „Lyman Alpha” emisă de gazul hidrogen. De obicei, astfel de nori Lyman-alfa iradiază prin stimulare de la cvasarii de fundal îndepărtați. Dar în cazul SST24, poate fi implicat un alt mecanism - o sursă de gaură neagră în nebuloasa însăși.
În ceea ce privește structura SST24, echipa științifică a stabilit că AGN-ul său este compensat din centrul norului cu aproape o zecime din întreaga suprafață a norului. Deși nu se știe ce impact are acest decalaj asupra formării galaxiilor, faptul că trebuie să fie încorporat în modul în care vom modela formarea grupelor galaxia în viitor.
Deplasările spectrografice ale luminii alfa Lyman indică, de asemenea, că regiunea centrală de 100 KLY a SST24 se învârte lent și conține echivalentul în masă al vreo 6 trilioane de sol - aproximativ 5x din cea a galaxiilor noastre din Calea Lactee și Whirlpool (M51). SST24 include o regiune de spațiu care cuprinde cu ușurință întreaga Calea Lactee și toate cele 12 galaxii satelite.
Dar SST24 nu este total lipsit de formarea stelelor. Echipa raportează că „o galaxie tânără care formează stele se află aproape de capătul nordic al nebuloasei.” Acea galaxie este înroșită de praf, are același redshift ca și radiația Lyman-alfa, plus radiațiile cu bandă largă asociate cu formarea stelelor. Această galaxie nu oferă nicio indicație de a avea AGN. Din această cauză, putem afla în curând că AGN-urile pot să nu joace un rol esențial pentru formarea tuturor galaxiilor.
Deși examinarea cu frecvență radio a SST24 este dificilă (din cauza problemelor de rezoluție la lungimi de undă lungi), echipa subliniază că raportul său de densitate de undă radio cu infraroșu mediu și radio, „arată o asemănare remarcabilă cu galaxiile starburst ...” Din acest motiv, părți din SST24 mat va trece printr-o epocă de evoluție stelară rapidă, care ar putea duce rapid la revelația unei galaxii pline de bogat, cu stele crescătoare luminoase ...
SST24 nu este singurul nor Lyman-alfa detectat vreodată, însă cei puțini descoperiți sunt considerați extraordinari de către echipa științifică: „Raritatea acestor> nori lyman-alfa> 100kpc, asocierea lor cu puternice supra-densități AGN și galaxie, iar energia lor sugerează toate că aceste regiuni sunt locurile de formare ale celor mai masive galaxii. Dacă da, înțelegerea condițiilor fizice și energetice ale acestor sisteme poate oferi informații importante asupra procesului masiv de formare a galaxiilor. "
Scris de Jeff Barbour
