לראשונה הצליחו אסטרונומים לשלב את התמונות האופטיות העמוקות ביותר של היקום, שהושגו על ידי טלסקופ החלל האבל, עם תמונות חדות לא פחות בחלק האינפרא אדום הקרוב של הספקטרום באמצעות מערכת כוכב מדריך לייזר חדשה ומתוחכמת לאופטיקה אדפטיבית. במצפה הכוכבים WM Keck בהוואי. התצפיות החדשות, שהוצגו בישיבת האגודה האמריקאית לאסטרונומיה (AAS) בסן דייגו השבוע, חושפות פרטים חסרי תקדים של גלקסיות מתנגשות עם חורים שחורים מאסיביים בליבותיהם, שנראו במרחק של כחמישה מיליארד שנות אור, כאשר היקום היה קצת יותר ממחצית הגיל הנוכחי.
התבוננות בגלקסיות מרוחקות בטווח האינפרא אדום מגלה אוכלוסיות כוכבים ישנות יותר ממה שניתן לראות באורכי גל אופטיים, ואור אינפרא אדום חודר גם לעננים של אבק בין כוכבי ביתר קלות מאור אופטי. את תמונות האינפרא אדום החדשות של גלקסיות מרוחקות התקבלו על ידי צוות חוקרים מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, UCLA ומצפה הכוכבים W. Keck. ג'ייסון מלבורן, סטודנט לתואר שני במכללת UC סנטה קרוז ומחבר הראשי של המחקר, אמר כי הממצאים הראשוניים כוללים כמה הפתעות וכי החוקרים ימשיכו לנתח את הנתונים בשבועות הבאים.
"מעולם לא הצלחנו להשיג רמה זו של רזולוציה מרחבית באינפרא אדום לפני כן", אמר מלבורן.
בנוסף למלבורן, צוות המחקר, בראשות דיוויד קו מ- UCSC וג'יימס לרקין מ- UCLA, כולל את ג'ניפר לוטז, קלייר מקס וג'רי נלסון ב- UCSC; שלי רייט ומת'יו בארצ'יס ב- UCLA; ואנטונין ה. בוש, ג'ייסון צ'ין, סקוט הרטמן, אריק ג'והנסון, רוברט לאפון, דייוויד לה מיגנט, פול ג'יי סטומסקי, דאגלס סאמרס, מרקוס ואן דאם ופיטר ל. ויצינוביץ 'במצפה הכוכבים.
"לראשונה בתמונות העמוקות האלה של היקום אנו יכולים לכסות את כל אורכי הגל של האור מהאופטיקה לאינפרא אדום באותה רמה של רזולוציה מרחבית. זה מאפשר לנו לצפות בתשתיות מפורטות בגלקסיות רחוקות וללמוד את הכוכבים המרכיבים אותם בדיוק שלא יכולנו להשיג אחרת ", אמר קו, פרופסור לאסטרונומיה ואסטרופיזיקה באוניברסיטת UCSC.
התמונות הושגו על ידי רייט וצוות AO Keck במהלך בדיקת מערכת אופטיקה אדפטיבית של כוכב מדריך הלייזר בטלסקופ Keck II בגובה 10 מטרים. אלה התמונות הראשונות באיכות המדע של גלקסיות רחוקות שהושגו באמצעות המערכת החדשה. זה מסמל צעד חשוב עבור מרכז האוצר של סקר אופטיקה אדפטיבית (CATS), אשר ישתמש באופטיקה אדפטיבית בכדי לצפות במדגם גדול של גלקסיות קלושות ומרוחקות ביקום המוקדם, אמר לארקין של UCLA.
"עבדנו קשה במשך כמה שנים ולקחנו נתונים סביב כוכבים בהירים. אבל היינו מוגבלים מאוד מבחינת מספר וסוגי האובייקטים שאנחנו יכולים לצפות בהם. רק באמצעות הלייזר נוכל כעת להגיע ליעדים העשירים והמרגשים ביותר. " אמר לרקין.
אופטיקה אדפטיבית (AO) מתקנת את ההשפעה המטשטשת של האטמוספרה, מה שמפרה את התמונות ברצינות על ידי טלסקופים מבוססי קרקע. מערכת AO מודדת במדויק את טשטוש זה ומתקנת את התמונה באמצעות מראה מעוותת, מיישמת תיקונים מאות פעמים בשנייה. כדי למדוד את הטשטוש, AO דורש מקור אור בהיר בשדה הראיה של הטלסקופ, אותו ניתן ליצור באופן מלאכותי על ידי שימוש בלייזר כדי לרגש אטומי נתרן באטמוספירה העליונה, וגורם להם לזהור. ללא כוכב מדריך לייזר שכזה, אסטרונומים נאלצו להסתמך על כוכבים בהירים ("כוכבי מדריך טבעיים"), המגביל באופן דרסטי את מקום השימוש בו ב- AO בשמיים. יתר על כן, כוכבי מדריך טבעיים בהירים מכדי לאפשר תצפיות על גלקסיות קלושות ורחוקות מאוד באותו החלק של השמיים, אמר קו.
"הופעתו של כוכב מדריך הלייזר ב"קק" פתחה את השמים לתצפיות אופטיקליות אדפטיביות, וכעת אנו יכולים להשתמש בקק כדי להתמקד בשדות שבהם יש לנו כבר תמונות אופטיות נהדרות ועמוקות מטלסקופ החלל האבל, "אמר קו.
מכיוון שקוטר המראה של הטלסקופ של קק גדול פי ארבעה מזו של האבל, הוא יכול להשיג תמונות חדות פי ארבע מהאבל, באינפרא אדום הקרוב כעת, כאשר מערכת האופטיקה המותאמת לכוכבי מדריך הלייזר זמינה כדי להתגבר על השפעות הטשטוש של האטמוספרה.
התמונות שהוצגו בפגישת AAS התקבלו באזור השמיים המכונה שדה GOODS-South, שם כבר נערכו תצפיות עמוקות על ידי האבל, מצפה הרנטגן של צ'נדרה וטלסקופים אחרים. בתמונות יש שש גלקסיות קלושות, כולל שני מקורות רנטגן שזוהה על ידי צ'נדרה. פליטת הרנטגן בשילוב עם המורפולוגיה המופרעת של חפצים אלה, הציעה פעילות מיזוג אחרונה, אמר מלבורן. מיזוגים יכולים לזרוק כמויות גדולות של חומר למרכז הגלקסיה, ופליטת רנטגן מהמרכז הגלקטי מעידה על נוכחות של חור שחור מסיבי הצורך חומר פעיל.
"אנו עכשיו די בטוחים כי אנו רואים גלקסיות שעברו מיזוגים אחרונים", אמר מלבורן. "לאחת המערכות האלה יש גרעין כפול, כך שאפשר לראות למעשה את שני הגרעינים של הגלקסיות המתמזגות. המערכת האחרת היא מאוד לא מסודרת - היא נראית כמו טרס רכבת - והיא מקור רנטגן חזק בהרבה. "
בנוסף להארת הגרעין הגלקטי עם פליטת רנטגן, מיזוגים נוטים גם לעורר היווצרות כוכבים חדשים על ידי זעזוע ודחיסת ענני גז. אז החוקרים הופתעו לגלות שהמערכת עם גרעין כפול נשלטת על ידי כוכבים ישנים יחסית ולא נראה שהיא מייצרת כוכבים צעירים רבים.
"אם אנו צודקים בנוגע לתרחיש המיזוג, מיזוג זה מתרחש בין שתי גלקסיות שכבר יצרו את רוב הכוכבים שלהן מיליארדי שנים לפני כן ולא נותרו להן הרבה דלק כדי ליצור כוכבים חדשים," אמרה מלבורן.
אם מחקר נוסף מראה כי עצמים כאלה נפוצים בהמשך הזמן, תצפיות אלה יכולות לעזור להסביר את אחד החידות של היווצרות הגלקסיה. על פי התיאוריה הרווחת על היווצרות גלקסיות היררכיות, גלקסיות גדולות נבנות לאורך מיליארדי שנים באמצעות מיזוגים בין גלקסיות קטנות יותר. מאז שמיזוגים מעוררים היווצרות כוכבים, קשה היה להסביר את קיומם של גלקסיות גדולות מאוד אשר חסרות אוכלוסיות משמעותיות של כוכבים צעירים.
"רעיון אחד הוא שתוכל להתקיים מיזוג יבש כביכול, בו שתי גלקסיות מלאות בכוכבים ישנים אך מעט גז מתמזגות בלי להיווצר הרבה כוכבים חדשים. מה שאנחנו רואים באובייקט זה עולה בקנה אחד עם מיזוג יבש, "אמרה מלבורן. "אפילו במיזוג יבש, יתכן שעדיין יהיה מספיק גז להזנת החור השחור, שיוצר פליטת רנטגן, אך לא מספיק בכדי להניב פרץ חזק של היווצרות כוכבים."
תצפיות נוספות באורך הגל האינפרא אדום עד הרחוק, שצפויים בהמשך השנה מטלסקופ החלל שפיצר, עשויות לעזור לאשר זאת. נתוני שפיצר יספקו אינדיקציה טובה יותר לתכולת האבק של הגלקסיה, משתנה מכריע בפירוש תצפיות אלה, אמר מלבורן.
מערכת אופטיקה אדפטיבית של מדריך מדריך הלייזר מומנה על ידי קרן W. Keck. מערכת הכוכבים המדריכים לייזר מלאכותי פותחה ושולבה בשותפות בין המעבדה הלאומית של לורנס ליוורמור לבין ה- W. הלייזר שולב בקק בעזרת די פנינגטון, קרטיס בראון ופאם דנפורת '. המצלמה הקרובה לאינפרא אדום NIRC2 פותחה על ידי המכון הטכנולוגי בקליפורניה, UCLA ומצפה הכוכבים. מצפה הכוכבים של קק מופעל כשותפות מדעית בין חברת CalTech, אוניברסיטת קליפורניה והמינהל הלאומי לחלל והחלל.
עבודה זו נתמכה על ידי המרכז לאופטיקה אדפטיבית, מרכז המדע והטכנולוגיה הלאומי למדע המדע, המנוהל על ידי UC סנטה קרוז.
המקור המקורי: פרסום חדשות Keck
