Ogromne kosmiczne bąble gazu świecą z wnętrza

Ogromne kosmiczne bąble gazu świecą z wnętrzaOriginal Press Release
Obserwacje wykonane za pomocą teleskopu VLT (Very Large Telescope) Europejskiego Obserwatorium Południowego rzuciły nowe światło na źródło energii olbrzymich, rozrzedzonych obłoków świecącego gazu istniejących w młodym Wszechświecie.

Po raz pierwszy pokazaliśmy, że światło takiego enigmatycznego obiektu to rozproszone światło jasnych galaktyk skrytych w jego wnętrzu, a nie świecenie samego gazu, z którego zbudowany jest obiekt Lyman-alfa

Matthew Hayes
Uniwersytet Tuluzy

Zespół astronomów wykorzystał należący do ESO teleskop VLT do zbadania niezwykłego obiektu, zwanego obiektem Lyman-alfa. Te ogromne i bardzo jasne, rzadkie obiekty są normalnie widoczne w regionach młodego Wszechświata, w których doszło do koncentracji materii. Zespół odkrył, że światło pochodzące z jednego z tych obiektów jest spolaryzowane. Po raz pierwszy udało się zaobserwować światło spolaryzowane obiektu Lyman-alfa, a informacja ta pozwala zrozumieć skąd obiekty Lyman-alfa czerpią energię.

Obiekty Lyman-alpha są jednymi z największych obiektów znanych we Wszechświecie. Są to gigantyczne obłoki gazu wodorowego,  osiągające średnicę kilkuset tysięcy lat świetlnych (wielokrotnie większą niż rozmiary Drogi Mlecznej), świecące tak, jak najjaśniejsze galaktyki. Zazwyczaj obserwuje się je w dużych odległościach, przez co widzimy je w momencie gdy Wszechświat miał tylko kilka miliardów lat. Przez to są niezwykle istotne dla zrozumienia w jaki sposób formowały się i ewoluowały galaktyki gdy Wszechświat był młodszy. Źródło ich ogromnej jasności, jak również ich natura pozostają zagadką.

Zespół zbadał jeden z pierwszych i największych zaobserwowanych obiektów Lyma-alfa. Znany jako LAB-1, został odkryty w roku 2000. Obiekt ten znajduje się wo odległości około 11,5 miliarda lat świetlnych. Mając średnicę około 300 000 lat świetlnych LAB-1 jest także jednym z największych znanych tego rodzaju obiektów, zawierając we wnętrzu kilka pierwotnych galaktyk, w tym galaktykę aktywną.

Istnieje kilka konkurencyjnych teorii opisujących obiekty Lyman-alfa. Według jednej z nich, źródłem światła jest chłodny gaz, który pod wpływem silnej grawitację obiektu zagęszcza się i ogrzewa. Alternatywa zakłada, że źródłem światła jest obecność we wnętrzu obiektu L-α jasnych obiektów: takich jak galaktyki, w których zachodzą gwałtowne procesy produkcji gwiazd, czy też takich, które zawierają aktywnie rosnące czarne dziury. Prezentowane badania wskazują, że to znajdujące się we wnętrzu LAB-1 galaktyki, a nie przyciągany gaz, są źródłem energii obiektu.

Zespół przetestował dwie teorie mierząc polaryzację światła obiektu. Analiza sposobu polaryzacji światła pozwala astronomom określić procesy fizyczne będące źródłem światła, jak również co działo się z nim na drodze od źródła do Ziemi. Jeżeli światło jest odbite albo rozproszone, staje się spolaryzowane, a ten subtelny efekt można wykryć odpowiednio czułymi instrumentami. Pomiar polaryzacji światła obiektu Lyman-alfa stanowił niezwykłe wyzwanie obserwacyjne z powodu olbrzymiej odległości.

„Obserwacji tych nie udałoby się przeprowadzić bez teleskopu VLT i zainstalowanego na nim instrumentu FORS. Wiedzieliśmy, że do badani potrzebowaliśmy dwóch rzeczy: teleskopu o co najmniej ośmio-metrowym zwierciadle, który pozwoliłby nam zebrać odpowiednio dużo światła, oraz kamery zdolnej zmierzyć jego polaryzację. Niewiele obserwatoriów na świecie oferuje takie możliwości” – mówi Claudia Scarlata z Uniwersytetu Minnesota, współautorka publikacji.

Obserwując wybrany cel przez około 15 godzin za pomocą teleskopu VLT, zespół stwierdził, że światło obiektu LAB-1 jest spolaryzowane w pierścieniu wokół centralnego obszaru, zaś w samym centrum nie wykrył polaryzacji. Taki efekt nie pasuje do modelu gazu opadającego po wpływem grawitacji obiektu, natomiast odpowiada sytuacji oczekiwanej dla światła pochodzącego od galaktyk zanurzonych w centralnym obszarze obiektu Lyman-alfa, a następnie rozpraszanego przez gaz.

Zespół planuje zbadać więcej obiektów Lyman-alfa, aby zweryfikować, czy wyniki uzyskane dla LAB-1 są poprawne również dla innych obiektów.

Źródła:

Giant Space Blob Glows from Within

Observations from ESO’s Very Large Telescope have shed light on the power source of a rare vast cloud of glowing gas in the early Universe. The observations show for the first time that this giant “Lyman-alpha blob” — one of the largest single objects known — must be powered by galaxies embedded within it. The results appear in the 18 August issue of the journal Nature.

A team of astronomers has used ESO’s Very Large Telescope (VLT) to study an unusual object called a Lyman-alpha blob [1]. These huge and very luminous rare structures are normally seen in regions of the early Universe where matter is concentrated. The team found that the light coming from one of these blobs is polarised [2]. In everyday life, for example, polarised light is used to create 3D effects in cinemas [3]. This is the first time that polarisation has ever been found in a Lyman-alpha blob, and this observation helps to unlock the mystery of how the blobs shine.

“We have shown for the first time that the glow of this enigmatic object is scattered light from brilliant galaxies hidden within, rather than the gas throughout the cloud itself shining.” explains Matthew Hayes (University of Toulouse, France), lead author of the paper.

Lyman-alpha blobs are some of the biggest objects in the Universe: gigantic clouds of hydrogen gas that can reach diameters of a few hundred thousand light-years (a few times larger than the size of the Milky Way), and which are as powerful as the brightest galaxies. They are typically found at large distances, so we see them as they were when the Universe was only a few billion years old. They are therefore important in our understanding of how galaxies formed and evolved when the Universe was younger. But the power source for their extreme luminosity, and the precise nature of the blobs, has remained unclear.

The team studied one of the first and brightest of these blobs to be found. Known as LAB-1, it was discovered in 2000, and it is so far away that its light has taken about 11.5 billion years to reach us (redshift 3.1). With a diameter of about 300 000 light-years it is also one of the largest known, and has several primordial galaxies inside it, including an active galaxy [4].

There are several competing theories to explain Lyman-alpha blobs. One idea is that they shine when cool gas is pulled in by the blob’s powerful gravity, and heats up. Another is that they are shining because of brilliant objects inside them: galaxies undergoing vigorous star formation, or containing voracious black holes engulfing matter. The new observations show that it is embedded galaxies, and not gas being pulled in, that power LAB-1.

The team tested the two theories by measuring whether the light from the blob was polarised. By studying how light is polarised astronomers can find out about the physical processes that produced the light, or what has happened to it between its origin and its arrival at Earth. If it is reflected or scattered it becomes polarised and this subtle effect can be detected by a very sensitive instrument. To measure polarisation of the light from a Lyman-alpha blob is, however, a very challenging observation, because of their great distance.

“These observations couldn’t have been done without the VLT and its FORS instrument. We clearly needed two things: a telescope with at least an eight-metre mirror to collect enough light, and a camera capable of measuring the polarisation of light. Not many observatories in the world offer this combination.” adds Claudia Scarlata (University of Minnesota, USA), co-author of the paper.

By observing their target for about 15 hours with the Very Large Telescope, the team found that the light from the Lyman-alpha blob LAB-1 was polarised in a ring around the central region, and that there was no polarisation in the centre. This effect is almost impossible to produce if light simply comes from the gas falling into the blob under gravity, but it is just what is expected if the light originally comes from galaxies embedded in the central region, before being scattered by the gas.

The astronomers now plan to look at more of these objects to see if the results obtained for LAB-1 are true of other blobs.

Written by admin

Dodaj komentarz

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