Przejdź do głównej zawartości

Dramatyczne procesy gwiazdotwórcze ukryte w protogromadach sprzed 12 miliardów lat

Zespół astronomów wykrył silną emisję podczerwieni z protogromady pochodzącej sprzed 12 mld lat, wykorzystując głęboki i szeroki pozagalaktyczny przegląd z instrumentu Hyper Suprime-Cam (HSC) zamontowanego na Teleskopie Subaru oraz archiwalne dane w podczerwieni zebrane przez różne teleskopy kosmiczne. Wykryte emisje w podczerwieni były jaśniejsze niż te, których można było się spodziewać po populacji galaktykach obserwowanych w świetle widzialnym. Wyniki te wskazują na dramatyczne formowanie się gwiazd i wzrost masywnych czarnych dziur, które świecą w podczerwieni.


We Wszechświecie jest wiele galaktyk. Istnieje zależność środowiskowa typów galaktyk, taka, że galaktyki eliptyczne dominują w gromadach galaktyk, podczas gdy galaktyki spiralne dominują na polach ogólnych. Aby zbadać, w jaki sposób rozwinęła się zależność galaktyki od środowiska, zespół zbadał prekursorów współczesnych gromad galaktyk, zwanych protogromadami.

Aby ograniczyć typowe właściwości protogromad, naukowcy musieli obserwować statystycznie wiele z nich. Jednak liczba powierzchniowa gęstości protogromad jest zbyt niska, aby łatwo je wyszukać. Dlatego znana jest tylko niewielka ilość protogromad, które istniały ponad 10 mld lat temu.

Instrument HSC na teleskopie Subaru umożliwia skuteczne wyszukiwanie protogromad. HSC to kamera optyczna o niezwykle szerokim polu widzenia (ok. 1,8 stopnia kwadratowego, co odpowiada powierzchni 9 Księżyców w pełni) i wysokiej czułości. Obecnie trwa głęboki i szeroki pozagalaktyczny przegląd z HSC (HSC-SSP). Z przeglądu obejmującego 120 stopni kwadratowych zespół wybrał około 180 kandydatów na protogromady. Jest to największy w historii katalog protogromad.

Teleskop Subaru jest teleskopem optycznym, ale aby bardziej szczegółowo zbadać właściwości galaktyk, potrzebne są obserwacje na różnych długościach fali. W przypadku galaktyki z szybkim procesem formowania się gwiazd, większość światła z jej młodych gwiazd jest pochłaniana przez otaczający pył. Zespół musiał obserwować emisje podczerwone/radiowe ponownie emitowane z pyłu, aby prawidłowo ocenić tempo powstawania gwiazd w galaktyce. Jednak trudno jest obserwować w podczerwieni za pomocą teleskopów naziemnych, ponieważ większość tej emisji jest absorbowana przez parę wodną w ziemskiej atmosferze. Nie ma działającego kosmicznego teleskopu o czułości wymaganej do obserwowania galaktyk sprzed 12 mld lat w podczerwieni. ALMA może obserwować odległe galaktyki na radiowych długościach fali, jednak dostępny zakres długości fali jest ograniczony i niepraktyczne jest obserwowanie ponad 100 protogromad.

Aby zbadać właściwości galaktyk w protogromadach w podczerwieni, zespół naukowców skoncentrował się na archiwalnych zdjęciach z przeglądu całego nieba w średniej podczerwieni wykonanych przez pięć teleskopów kosmicznych, takich jak Planck, IRAS, WISE, Herschel oraz AKARI. Rozdzielczość przestrzenna i czułość tych obrazów są zbyt niskie, aby pojedynczo analizować odległe galaktyki, jednak zestawienie 180 kandydatów do protogromad wybrane z HSC, skutecznie ograniczyły średni całkowity strumień podczerwieni z protogromad. Szczególnie nieznany jest strumień średniej podczerwieni o długości 30-200 mikronów z galaktyk sprzed 12 mld lat.

Zaskakujące jest to, że średni całkowity strumień podczerwieni w protogromadach jest jaśniejszy niż ten, którego oczekiwano od populacji galaktyk znalezionych przez HSC. Oznacza to, że istnieją galaktyki, których nie można zaobserwować w świetle optycznym, ale które świecą w podczerwieni.

Jakie jest źródło tej silnej emisji w podczerwieni? Zespół zbadał rozkład strumienia do długości fali w podczerwieni i stwierdził, że średnia temperatura pyłu w protogromadach jest wyższa niż w typowej galaktyce tworzącej gwiazdy. Oznacza to, że istnieją nie tylko typowe galaktyki tworzące gwiazdy, ale także rosnące supermasywne czarne dziury w gromadach galaktyk (tzw. aktywne jądra galaktyczne) i/lub młode gorące zakurzone galaktyki tworzące gwiazdy, które podgrzewają pył do wyższych temperatur.

Aby bardziej szczegółowo zbadać galaktyki w protogromadach, poszczególne galaktyki w nich zawarte muszą być rozdzielone w średniej i dalekiej podczerwieni, jednak w tym momencie nie ma teleskopu zdolnego do takich obserwacji. W przyszłości SPICA, teleskop planowany przez Japonię i ESA ujawni kształty odległych galaktyk w średniej podczerwieni. Z drugiej strony, w przeciwieństwie do HSC, SPICA nie będzie przeznaczony do przeglądów szerokiego pola.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…