Przebijając się przez kosmiczną mgłę

Przebijając się przez kosmiczną mgłęOriginal Press Release
Europejski zespół astronomów wykorzystując teleskop ESO VLT (Very Large Telescope) dokonał pomiaru odległości do najodleglejszej jak dotąd galaktyki.

Teleskop ESO VLT potwierdził, że dostrzeżona wcześniej za pomocą teleskop kosmicznego Hubble galaktyka, jest jak dotąd najdalszym zidentyfikowanym we Wszechświecie obiektem. Potężne możliwości VLT i spektrografu SINFONI pozwoliły nam dokonać pomiaru odległości to tej niezwykle ciemnej galaktyki i odkryliśmy, że w jej przypadku obserwujemy Wszechświat gdy miał on mniej niż 600 milionów lat.”

Matt Lehnert

Badania pierwszych galaktyk są ekstremalnie trudne bowiem zanim ich początkowo jasne światło dociera do Ziemi wydają się niezwykle ciemne i małe. Dodatkowo słabe światło w większości znajduje się w podczerwonym zakresie widma bowiem jego fale są rozciągnięte w wyniku ekspansji Wszechświata (efekt przesunięcia ku czerwieni). Aby jeszcze bardziej skomplikować sprawy w tym czasie, gdy od Wielkiego Wybuchu minęło mniej niż miliard lat, Wszechświat nie był jeszcze w pełni przezroczysty i jego znaczna część była wypełniona przez wodór, pochłaniający ultrafioletowe światło młodych galaktyk. Okres, w którym mgła wodorowa wciąż była dopiero rozpraszana przez światło ultrafioletowe określany jest mianem ery rejonizacji. Mimo tych przeszkód w 2009 roku nowa kamera WFC3 (Wide Field Camera 3) zainstalowana na teleskopie Hubble wskazała kilka dobrych kandydatów na galaktyki z czasów ery rejonizacji,  Potwierdzenie odległości do tak odległych i słabych obiektów stanowiło wyzwanie i możliwe było jedynie dzięki spektroskopowemu pomiarowi przesunięcia ich światła ku podczerwieni z wykorzystaniem największych teleskopów na Ziemi.

„Po tym, jak Hubble wskazał potencjalne galaktyki przeprowadziliśmy szybkie obliczenia i okazało się, że ogromna zdolność zbierania światła teleskopu VLT, w połączeniu z czułością podczerwonego spektrografu SINFONI oraz bardzo długim czasem ekspozycji być może pozwolą nam na wykrycie ekstremalnie słabej poświaty jednej z tych odległych galaktyk z wystarczającą czułością, by zmierzyć do niej odległość „- mówi Matt Lehnert, główny autor publikacji przedstawiającej wyniki.

Na specjalną prośbę zespołu dyrektor generalny ESO udostępnił czas obserwacyjne na VLT i umożliwił obserwację kandydata – galaktyki UDFy-38135539 – przez 16 godzin. Po blisko dwóch miesiącach bardzo ostrożnej analizy i testowania uzyskanych wyników zespół odkrył, że udało im się wyraźnie zarejstrować bardzo słabą poświatę wodoru o przesunięciu ku podczerwieni wynoszącym 8,6 – co czyni z tej galaktyki najdalszy jak dotąd obiekt, którego odległość potwierdzono spektroskopowo. Takie przesunięcie odpowiada obserwacji galaktyki gdy Wszechświat miał zaledwie 600 milionów lat.

„Pomiar przesunięcia ku podczerwieni najodleglejszej jak dotąd galaktyki sam w sobie jest ekscytującym osiągnięciem, jednak astrofizyczne implikacje tego pomiaru są jeszcze istotniejsze „- mówi Nicole Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale), współautorka publikacji. -„To pierwszy raz, gdy z pewnością obserwujemy jedną z galaktyk, które usunęły mgłę wypełniającą bardzo młody Wszechświat.”

Jednym z zaskakujacych odkryć wynikających z tych pomiarów jest to, że świtało UDFy-38135539 wydaje się zbyt słabe, by samo w sobie mogło usunąć wodorową mgłę. „Muszą tam być inne galaktyki, zapewne ciemniejsze i mniej masywne galaktyki towarzyszące UDFy-38135539, które pomogły jej w oczyszczeniu otaczającej ją przestrzeni. Bez tej dodatkowej pomocy światło galaktyki, choćby było niezwykle jasne, zostałoby  schwytane przez otaczającą ją wodorową mgłę, a my nie bylibyśmy w stanie tego światła wykryć „- wyjaśnia Mark Swinbank z Uniwersytetu Durham, również współautor publikacji.

Jean-Gabriel Cuby (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) należący do zespołu podsumowuje: -„Badanie ery rejonizacji i powstawania galaktyk wymaga przesunięcia granicy możliwości współczesnych teleskopów i instrumentów, jednak dla planowanego teleskopu E-ELT (European Extremely Large Telescope) będą to rutynowe badania naukowe. E-ELT będzie największym teleskopem na świecie pracującym w widmie optycznym i bliskiej podczerwieni.”

Źródła:

Clearing the Cosmic Fog – The Most Distant Galaxy Ever Measured

A European team of astronomers using ESO’s Very Large Telescope (VLT) has measured the distance to the most remote galaxy so far. By carefully analysing the very faint glow of the galaxy they have found that they are seeing it when the Universe was only about 600 million years old (a redshift of 8.6). These are the first confirmed observations of a galaxy whose light is clearing the opaque hydrogen fog that filled the cosmos at this early time. The results were presented at an online press conference with the scientists on 19 October 2010, and will appear in the 21 October issue of the journal Nature.

“Using the ESO Very Large Telescope we have confirmed that a galaxy spotted earlier using Hubble is the most remote object identified so far in the Universe” [1], says Matt Lehnert (Observatoire de Paris) who is lead author of the paper reporting the results. “The power of the VLT and its SINFONI spectrograph allows us to actually measure the distance to this very faint galaxy and we find that we are seeing it when the Universe was less than 600 million years old.”

Studying these first galaxies is extremely difficult. By the time that their initially brilliant light gets to Earth they appear very faint and small. Furthermore, this dim light falls mostly in the infrared part of the spectrum because its wavelength has been stretched by the expansion of the Universe — an effect known as redshift. To make matters worse, at this early time, less than a billion years after the Big Bang, the Universe was not fully transparent and much of it was filled with a hydrogen fog that absorbed the fierce ultraviolet light from young galaxies. The period when the fog was still being cleared by this ultraviolet light is known as the era of reionisation [2]. Despite these challenges the new Wide Field Camera 3 on the NASA/ESA Hubble Space Telescope discovered several robust candidate objects in 2009 [3] that were thought to be galaxies shining in the era of reionisation. Confirming the distances to such faint and remote objects is an enormous challenge and can only reliably be done using spectroscopy from very large ground-based telescopes [4], by measuring the redshift of the galaxy’s light.

Matt Lehnert takes up the story: “After the announcement of the candidate galaxies from Hubble we did a quick calculation and were excited to find that the immense light collecting power of the VLT, when combined with the sensitivity of the infrared spectroscopic instrument, SINFONI, and a very long exposure time might just allow us to detect the extremely faint glow from one of these remote galaxies and to measure its distance.”

On special request to ESO’s Director General they obtained telescope time on the VLT and observed a candidate galaxy called UDFy-38135539 [5] for 16 hours. After two months of very careful analysis and testing of their results, the team found that they had clearly detected the very faint glow from hydrogen at a redshift of 8.6, which makes this galaxy the most distant object ever confirmed by spectroscopy. A redshift of 8.6 corresponds to a galaxy seen just 600 million years after the Big Bang.

Co-author Nicole Nesvadba (Institut d’Astrophysique Spatiale) sums up this work, “Measuring the redshift of the most distant galaxy so far is very exciting in itself, but the astrophysical implications of this detection are even more important. This is the first time we know for sure that we are looking at one of the galaxies that cleared out the fog which had filled the very early Universe.”

One of the surprising things about this discovery is that the glow from UDFy-38135539 seems not to be strong enough on its own to clear out the hydrogen fog. “There must be other galaxies, probably fainter and less massive nearby companions of UDFy-38135539, which also helped make the space around the galaxy transparent. Without this additional help the light from the galaxy, no matter how brilliant, would have been trapped in the surrounding hydrogen fog and we would not have been able to detect it”, explains co-author Mark Swinbank (Durham University).

Co-author Jean-Gabriel Cuby (Laboratoire d’Astrophysique de Marseille) remarks: “Studying the era of reionisation and galaxy formation is pushing the capability of current telescopes and instruments to the limit, but this is just the type of science that will be routine when ESO’s European Extremely Large Telescope — which will be the biggest optical and near infrared telescope in the world — becomes operational.”

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *