Pierwsze wyniki przeglądu radiowego e-Merlin Głębokiego Pola Hubble

Pierwsze wyniki przeglądu radiowego e-Merlin Głębokiego Pola HubbleOriginal Press Release
Zespół astronomów w obserwatorium Jodrell Bank Observatory rozpocząl najgłębsze w historii wysokiej rozdzielczości obrazowanie radiowe w regionie głębokiego pola Hubble'a (HDF – Hubble Deep Field), zdjęć pierwotnie wykonanych w połowie lat 90 przez teleskop kosmiczny Hubble Space Telescope (HST).

e-MERLIN to sieć radioteleskopów rozmieszczonych na terenie Wielkiej Brytanii, które są połączone ze sobą światłowodami tworząc ogromny interferometr. Dane z poszczególnych teleskopów są przesyłane przez tę sieć do Jodrell Bank, gdzie urządzenie znane jako korelator przetwarza je w jeden obraz. Technika ta – interferometria – pozwala uzyskać obraz zbliżony do tego, jaki uzyskałby pojedynczy radioteleskop o średnicy setek kilometrów i pozwala uzyskać wyjątkowo ostre zdjęcia obiektów astronomicznych.

EVLA to podobny – choć mniejszy – zbiór teleskopów w Nowym Meksyku w Stanach Zjednoczonych, który z grubsza pokazuje strukturę obiektów uzupełniając w ten sposób obserwacje e-MERLIN. Oba szeregi radioteleskopowe zaczęły badania regionu HDF w 2011 roku. Zespół ma nadzieję ukończyć badania w ciągu najbliższych kilku lat.

Pierwsze szerokopasmowe obrazy całego regionu HDF zarejestrowały najjaśniejsze obiekty w polu z rozdzielczością poniżej jednej sekundy łuku – co odpowiada obserwacji dziesięciogroszówki z odległości ponad 5 km. Zdjęcia zostały zmontowane przez Nicka Wrigleya pod nadzorem dr Rob Beswick i dr Tom Muxlow w Jodrell Bank Centre for Astrophysics w Manchesterze. Obraz w tle stworzony przez EVLA pokazuje ogólne emisja całych galaktyk, natomiast we wstawkach znajdują się obrazy połączone ze szczegółowymi obserwacjami uzyskanymi przez z e-MERLIN.

Wysokiej rozdzielczości zdjęcia e-MERLIN umożliwiają astronomom rozróżnienia różnych typów galaktyk, identyfikując te, w których emisja pochodzi z materii pochłanianych przez supermasywne czarne dziury (czyli aktywne jądra galaktyczne – AGN – ang. Active Galactic Nuclei) oraz te, których emisja jest efektem gwałtownego tempa produkcji gwiazd (galaktyki rozbłysku gwiazdotwórczego – ang. Starburst Galaxy. Galaktyki w polu HDF są tak daleko, że światło, które do nas dociera opuściło je nawet 12 miliardów lat temu, więc nowe obserwacje radiowe dają nam wgląd w powstawanie gwiazd gdy Wszechświat miał mniej niż 10% swego obecnego wieku.

Zaprezentowana praca jest tylko początkiem wieloletnich badań pola HDF i daje przedsmak możliwości obrazowania w szerokim paśmie jakie umożliwia jednoczesne wykorzystanie szeregów e-MERLIN EVLA. Co ważne, korelatory e-MERLIN i EVLA generują obecnie kompatybilne dane jak nigdy dotąd ułatwiające obserwacje.

Pierwsze obrazy zostały wykonane ze stosunkowo krótkimi czasami ekspozycji, jednak cały projekt, nazwany e-MERGE (kierowany przez dr. Toma Muxlowa z Manchesteru, prof. Iana Smaila z Durham i prof. Iana McHardy'ego z Southampton) będzie obejmować także długie ekspozycje zbierane w różnych częściach widma radiowego co pozwoli uzyskać niezrównaną kombinację czułości i szczegółowości. Przegląd pozwoli zmierzyć aktywność AGN  oraz tempo produkcji gwiazd w bardzo odległych galaktyk, śledzić rozwój gwiezdnych populacji i wzrost czarnych dziur w pierwszych dużych galaktykach. Dokładniejsze obserwacje e-MERLIN umożliwią stworzenie bardziej precyzyjnych modeli fizycznych procesów powstawania gwiazd wewnątrz gromad gwiazd w tych galaktykach i pomogą odpowiedzieć na niektóre z wielu pytań, z jakimi borykają się obecnie kosmolodzy.

Źródła:

e-MERLIN's deep radio survey of the Hubble Deep Field: first results

A team of astronomers at Jodrell Bank Observatory have begun the deepest ever high-resolution radio imaging of the region around the Hubble Deep Field (HDF), the images originally captured by the Hubble Space Telescope (HST) in the mid 1990s. The HDF led to the discovery of numerous galaxies billions of light years distant and provided direct visual evidence of the evolution of the Universe. First results from the new imaging, which uses observations from the UK's newly upgraded e-MERLIN radio telescope array together with the EVLA radio array based in New Mexico, show galaxies some 7 billion light years away in unprecedented detail. Graduate student Nick Wrigley will present the new results at the National Astronomy Meeting in Manchester on 27 March 2012.

e-MERLIN is an array of radio telescopes distributed across the United Kingdom connected together by optical fibres. Data from each telescope is sent across this network to Jodrell Bank where a device known as a 'correlator' processes them into a single image. This technique, known as interferometry, simulates a single radio telescope hundreds of kilometres across and produces exceptionally sharp images of astronomical objects.

EVLA is a similar more compact array in New Mexico in the United States that shows the coarser structure of objects and complements the e-MERLIN observations. The two arrays started to survey the HDF region in 2011 and the team expect the project to be completed in the next few years.

The first wide-band images of the whole HDF region capture the brightest objects in the field at sub-arcsecond resolution, equivalent to being able to distinguish a ten pence piece at a distance of over 5 kilometres. The pictures were assembled by Mr Wrigley under the supervision of Dr Rob Beswick and Dr Tom Muxlow at the Jodrell bank Centre for Astrophysics in Manchester. The image in the background, observed using the EVLA, shows the unresolved emission from whole galaxies, whereas the inset images produced using mapping in combination with e-MERLIN show the fine detail.

The high resolution provided by e-MERLIN allows astronomers to distinguish between the different types of galaxies, identifying those that have emission from material being dragged into supermassive black holes (so called Active Galactic Nuclei or AGNs) and those where the emission originates from rapid star formation or starbursts. The HDF galaxies are so far away that the light we see from them left as long ago as 12 billion years ago, so the new radio observations are giving us an insight into the formation of stars when the universe was less than 10% of its present age.

This new work is just the start of a multi-year survey of the HDF and provides a glimpse of the capabilities of wide-band (broadband data transmission) synthesis imaging now possible with simultaneous use of the e-MERLIN and EVLA arrays. Crucially, the e-MERLIN and EVLA correlators now generate compatible data allowing future observations to be combined like never before.

The first images were made with relatively short exposure times, but the whole project, named e-MERGE (led by Dr. Tom Muxlow (Manchester), Prof. Ian Smail (Durham) and Prof. Ian McHardy (Southampton)) will include long observations gathered at various wide-bands within the radio spectrum generating an unsurpassed combination of sensitivity and detail. The survey will ultimately measure massive star formation and AGN activity in very distant galaxies, tracing the development of the stellar populations and black hole growth in the very first large galaxies. Using the more accurate observations from e-MERLIN, it will be possible to produce more precise models of the physical process of star formation within star clusters in such galaxies and help to answer some of the many questions faced by cosmologists today.

Written by admin

Dodaj komentarz

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