Spitzerio kosminis teleskopas (SST) yra ketvirtasis ir paskutinis instrumentas NASA didžiųjų observatorijų serijoje. 2003 m. Rugpjūčio 25 d. SST sekė Hablo kosminiu teleskopu (HST), „Chandra X-Ray“ ir „Compton“ gama spindulių observatorijomis. Įstatyta į žemę nukreipiančią heliocentrinę (saulės) orbitą ir dirbo pagal 2,5 plius metų planą NASA. „Origins Program“, SST atskleidė pirmąją viešąją šviesą 2004 m. Gegužės mėn., Suteikdama pasauliui įspūdingą infraraudonųjų spindulių vaizdą į veidą nukreiptą didžiąją spiralinę galaktiką M51 Kanes Venatici mieste.
Lordas Rosse'as pirmą kartą apibūdino M51 kaip „spiralinį ūką“ 1845 m. Tik Edvinas Hablas išsprendė silpnas kintamas žvaigždes kitame „M“ - M31 - kad M51 ir kiti „spiraliniai ūkai“ pasiekė tokį patį laipsnį kaip mūsų pačių Paukščių Takas. - Galaktika!
Bet pavadinti daiktą to nepaaiškinti. Vienas iš sunkiausių dalykų, kurį reikia paaiškinti, yra „kaip tai tapo?“
Gerokai prieš išleidžiant SST M51 atvaizdą, astronomams jau buvo suteikta „galvos apdangalas“ retam danguje esančių daiktų klasės pavyzdžiui - išsiplečiantis dujų ir dulkių regionas, silpnai švytintis, bet neprižiūrimas žvaigždžių šviesos - tiesiog toks tyrimas, kuris galėtų pakeisti revoliuciją astronomų supratimu apie galaktikų susidarymą. NASA „Origins“ programa padarė didžiulį smūgį, o dabar problema buvo iškelti bėgiką namo, naudojant kitus duomenų šaltinius ...
Straipsnyje, pavadintame „Spitzerio kosminiu teleskopu aptiktas didelis ~ 200 kt galingumo dujinis ūkas, kurio z = ~ 2,7“ (paskelbtas 2005 m. Kovo 29 d.), Astrofizikas Arjun Dey iš Nacionalinės optinės astronomijos observatorijos (NOAO) ir kolegos iš kitų organizacijų ( įskaitant SST operacijų centrą reaktyvinio varymo laboratorijoje) surinko duomenis iš apatinės em spektro pusės - radijo iki matomos šviesos -, kad būtų nutapytas ankstyvojo galaktikų klasterio, susieto su šiuo sužadintu (ir jaudinančiu) dulkių regionu, vaizdas. dujos, esančios maždaug 11,3 BLY atstumu nuo laiko ir erdvės.
Komandos žodžiais: „Mes pranešame apie labai didelio erdvėje išsidėsčiusio ūko, susijusio su šviečiančiu vidutinio infraraudonųjų spindulių šaltiniu, atradimą“. Jums ir man tai reiškia, kad jie atrado „seną ir tolimą ankstyvojo gimimo gimdą“.
Objektas (SST24 J1434110 + 331733) iš pradžių buvo suplanuotas naudojant SST MIPS ir IRAC detektorius 2004 m. Sausio mėn. Pabaigoje atlikus pavasario žvaigždyno „Bootes“ vidutinės infraraudonosios spinduliuotės apklausą. JPL personalui sumažinus duomenis tapo aišku, kad SST24 gali pasiūlyti keletą nepaprastai reikšmingos įžvalgos apie tą paslaptingą galaktikos epochą, kai jaunos galaktikos yra sutelktos į žvaigždžių formavimąsi. Tačiau norint įsiskverbti į šią medžiagą, reikia išplėsti regiono vaizdą, naudojant šviesą iš viso em spektro.
Iš dalies poreikį turėti kitokį „SST24“ vaizdą lėmė ribota SST 0,84 metro veidrodžio diafragma ir tie ilgieji bangų ilgiai, susieti su infraraudonąja šviesa. Geriausiu atveju SST atskleidė centrinį tremtį. (Prie SST pritvirtintų prietaisų skiriamoji geba yra iki 6 lanko sekundžių.) Trys borto detektoriai (infraraudonųjų spindulių matricos kamera -IRAC, infraraudonųjų spindulių spektrografas - IRS ir daugialypės terpės vaizdo matuoklis „Spitzer“ - MIPS) atvaizduoja ir analizuoja infraraudonąją šviesą nuo vidurio iki tol. -infraraudonųjų bangų ilgiai (3,6–160 mikrometrų).
Nors naudojant tris SST instrumentus stebima šviesa dažniausiai kyla iš „šiltų“ objektų (dujų ir dulkių), šviesą iš beveik optinių šaltinių galima pamatyti ir po ekspansinio raudonojo poslinkio dideliais atstumais. Įdomu tai, kad viena ypatinga ryški linija toje pačioje „beveik optinėje šviesoje“ astronominiam naudojimui pirmą kartą buvo paženklinta astrofiziko Lymano Spitzerio - paties SST vardu - vieno iš pirmaujančių XX amžiaus infraraudonųjų spindulių astronomijos šalininkų.
Derindamas duomenis iš kitų instrumentų, Dey ir jo komanda sudarė įtikinamą atvejį dėl aktyvių galaktikos branduolių (AGN) SST24. Jei toks AGN būtų patikrintas, būtų parodyta, kad juodosios skylės vaidina svarbų vaidmenį ankstyvoje galaktikų evoliucijoje. Toks pavyzdys gali labai pakeisti mūsų supratimą apie galaktikų susidarymą, padarydamas AGN daugiau nei galaktikų grupių formavimo priežastį, o ne padarinį ...
Vaizdiniai duomenys, kuriuos naudojo komanda, susijusi su SST24, buvo renkami naudojant NOAO 4 ir 2,1 m teleskopus Kitt Peak mieste Arizonoje. Šios priemonės pagerino SST skiriamąją gebą beveik aštuonis kartus. Kiti optinėje šviesoje esantys duomenys išplėtė „SST24“ energijos išeigos vaizdą. 2004 m. Gegužės ir birželio mėn. Spektrografinė informacija apie SST24 (kartu su priekiniais ir foniniais objektais) buvo surinkta tiksliai suderintomis ir tiksliai orientuotomis 1 lanko sekundės juostelėmis per 10 metrų „Keck I“ instrumentą Mauna Kea, Havajai.
Remiantis abstrakčia knyga: „Ryškus vidutinio infraraudonųjų spindulių šaltinis pirmą kartą buvo aptiktas stebint naudojant Spitzerio kosminį teleskopą. Iš esamų plačiajuosčio vaizdo duomenų, gautų iš NOAO giluminio plataus lauko tyrimo, paaiškėjo, kad vidutinės infraraudonosios spinduliuotės šaltinis gali būti susijęs su difuziniu, erdviniu atžvilgiu išplėstu optiniu ekvivalentu ... Spektroskopija ir tolimesnis vaizdavimas ... atskleidžia, kad optinis šaltinis yra beveik vien tik liniją skleidžiantis ūkas. su mažai, jei tokių yra, aptinkamas difuzinis ištisinis spinduliavimas. “
Paprastai subrendusios galaktikos rodo visą spektrą šviesos, kurią sukuria juodųjų kūnų radiacija iš žvaigždžių fotoferų. Tokius plačiajuosčio ryšio spektrus paprastai sustiprina siauros, ryškios emisijos linijos, susijusios su atomo sužadinimu. Tačiau SST24 spektre dominuoja viena siaura radiacijos juosta. Ta juosta, nors raudonai pasislinko 3,7 karto dėl 11,3 BLY nuosmukio, asocijuojasi su „Lyman Alfa“ dažniu, kurį skleidžia vandenilio dujos. Paprastai tokie Lyman-alfa debesys švitinami stimuliuojant nuo tolimų fono kvazarų. Bet SST24 atveju gali būti naudojamas kitas mechanizmas - juodosios skylės šaltinis pačiame ūkyje.
Sujungdama SST24 struktūrą, mokslo komanda nustatė, kad jo AGN nuo debesies centro yra beveik dešimtadaliu viso debesies dydžio. Nors neaišku, kokį poveikį šis poslinkis turi galaktikų susidarymui, tai turi būti įtraukta į tai, kaip ateityje modeliuosime galaktikų grupių formavimąsi.
Spektrografiniai poslinkiai Lymano alfa šviesoje taip pat rodo, kad SST24 centrinis 100 KLY regionas lėtai sukasi ir jame yra maždaug 6 trilijonų saulės masės ekvivalentas - maždaug 5 kartus didesnis už mūsų pačių Paukščių Tako ir Whirlpool (M51) galaktikų derinius. SST24 apima kosmoso regioną, lengvai apimantį visą Paukščių Taką ir visas dvylika palydovų galaktikų.
Tačiau SST24 visiškai neturi žvaigždės. Komanda praneša, kad „jauna žvaigždė, formuojanti galaktiką, yra netoli šiaurinio ūko galo“. Ši galaktika paraudusi dulkių, turi tą patį raudoną poslinkį kaip ir Lymano alfa radiacija, plius plačiajuostė radiacija, susijusi su žvaigždžių formavimu. Ši galaktika nenurodo, kad turi AGN. Dėl šios priežasties netrukus galime sužinoti, kad AGN negali atlikti esminio vaidmens formuojant visas galaktikas.
Nors SST24 radijo dažnio tyrimas yra sudėtingas (dėl problemų su dideliais bangų ilgiais), komanda pabrėžia, kad jos vidutinio infraraudonųjų spindulių ir radijo bangų tankio santykis „rodo nepaprastą panašumą į žvaigždžių pliūpsnio galaktikas ...“ Dėl šios priežasties SST24 motina gali praeiti per greitos žvaigždžių evoliucijos erą, kuri galėtų greitai paskatinti atsiskleisti visavertę galaktiką, turtingą šviečiančiomis žvaigždžių veislėmis.
SST24 nėra vienintelis Lymano alfa debesis, kuris kada nors buvo aptiktas, tačiau tuos kelis aptiktus mokslininkai mano esant neeilinius: „Šių> 100 kPc lyman-alfa debesų retumas, jų ryšys su galingu AGN ir galaktikų pertekliumi bei jų energetika rodo kad šie regionai yra masyviausių galaktikų formavimosi vietos. Jei taip, šių sistemų fizinių sąlygų ir energetikos supratimas gali suteikti svarbių įžvalgų apie didžiulį galaktikų formavimosi procesą. “
Parašė Jeffas Barboras
