Grupa nowo odkrytych galaktyk techniką Lyman-break. Źródło zdjęcia: astronomia i astrofizyka. Kliknij, aby powiększyć
Międzynarodowy zespół astronomów przeprowadził jedno z najbardziej szczegółowych badań najbardziej odległych galaktyk. Te galaktyki są tak daleko, widzimy je, jak wyglądały, gdy Wszechświat miał mniej niż połowę swojego obecnego wieku. Jedna z wielkich niespodzianek tego badania; jednakże, jak bardzo te młode galaktyki pasują do struktur, które widzimy w obecnym Wszechświecie. Oznacza to, że galaktyki prawdopodobnie ewoluowały w wyniku zderzeń i fuzji znacznie wcześniej niż wcześniej sądzono.
Zespół astronomów z Francji, USA, Japonii i Korei pod przewodnictwem Denisa Burgarelli odkrył niedawno nowe galaktyki we wczesnym wszechświecie. Zostały wykryte po raz pierwszy zarówno w zakresie bliskiego UV, jak i dalekiej podczerwieni. Ich odkrycia zostaną przedstawione w nadchodzącym numerze Astronomy & Astrophysics. Odkrycie to jest nowym krokiem w zrozumieniu ewolucji galaktyk.
Astronom Denis Burgarella (Observatoire Astronomique Marseille Provence, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, Francja) i jego koledzy z Francji, USA, Japonii i Korei niedawno ogłosili po raz pierwszy odkrycie nowych galaktyk we wczesnym wszechświecie. w zakresie bliskiego UV i dalekiej podczerwieni. Odkrycie to prowadzi do pierwszego dokładnego badania wczesnych galaktyk. Odkrycie zostanie opisane w nadchodzącym numerze Astronomy & Astrophysics.
Wiedza o wczesnych galaktykach poczyniła znaczne postępy w ciągu ostatnich dziesięciu lat. Od końca 1995 r. Astronomowie stosują nową technikę, znaną jako „technika łamania Lymana”. Ta technika pozwala na wykrycie bardzo odległych galaktyk. Są postrzegani tak, jak wtedy, gdy Wszechświat był znacznie młodszy, zapewniając w ten sposób wskazówki na temat powstawania i ewolucji galaktyk. Technika Lymana-breaka przesunęła granicę badań odległych galaktyk do przesunięcia ku czerwieni z = 6-7 (czyli około 5% obecnego wieku Wszechświata). W astronomii przesunięcie ku czerwieni oznacza przesunięcie fali świetlnej z galaktyki oddalającej się od Ziemi. Fala świetlna jest przesuwana w kierunku dłuższych fal, to znaczy w kierunku czerwonego końca widma. Im wyższa jest przesunięcie ku czerwieni galaktyki, tym bardziej jest ona oddalona od nas.
Technika Lymana-breaka opiera się na charakterystycznym „zniknięciu” odległych galaktyk obserwowanym w zakresie fal dalekiego ultrafioletu. Ponieważ światło z odległej galaktyki jest prawie całkowicie absorbowane przez wodór przy 0,912 nm (z powodu linii absorpcyjnych wodoru, odkrytych przez fizyka Theodore'a Lymana), galaktyka „znika” w filtrze dalekiego ultrafioletu. Ryc. 2 ilustruje „zniknięcie” galaktyki w filtrze dalekiego UV. Nieciągłość Lymana powinna teoretycznie wystąpić przy 0,912 nm. Fotony o mniejszej długości fali są absorbowane przez wodór wokół gwiazd lub w obserwowanych galaktykach. W przypadku galaktyk o dużym przesunięciu ku czerwieni nieciągłość Lymana jest przesunięta ku czerwieni, tak że występuje przy większej długości fali i może być obserwowana z Ziemi. Na podstawie obserwacji naziemnych astronomowie mogą obecnie wykryć galaktyki o zakresie przesunięcia ku czerwieni od z ~ 3 do z ~ 6. Jednak po wykryciu nadal bardzo trudno jest uzyskać dodatkowe informacje na temat tych galaktyk, ponieważ są one bardzo słabe.
Po raz pierwszy Denis Burgarella i jego zespół byli w stanie wykryć mniej odległe galaktyki za pomocą techniki Lyman-break. Zespół zebrał dane z różnych źródeł: dane UV z satelity NASA GALEX, dane w podczerwieni z satelity SPITZER oraz dane w zakresie widzialnym w teleskopach ESO. Na podstawie tych danych wybrali około 300 galaktyk wykazujących zniknięcie dalekiego promieniowania UV. Galaktyki te mają przesunięcie ku czerwieni w zakresie od 0,9 do 1,3, to znaczy obserwuje się je w momencie, gdy Wszechświat miał mniej niż połowę swojego obecnego wieku. Po raz pierwszy odkryto dużą próbkę galaktyk Lyman Break przy z ~ 1. Ponieważ galaktyki te są mniej odległe niż obserwowane do tej pory próbki, są również jaśniejsze i łatwiejsze do badania na wszystkich długościach fal, umożliwiając w ten sposób głęboką analizę od UV do podczerwieni.
Wcześniejsze obserwacje odległych galaktyk doprowadziły do odkrycia dwóch klas galaktyk, z których jedna obejmuje galaktyki emitujące światło w zakresie bliskiego promieniowania UV i widzialnych długości fal. Drugi rodzaj galaktyki emituje światło w zakresie podczerwieni (IR) i submilimetru. Galaktyki UV nie były obserwowane w zakresie podczerwieni, podczas gdy galaktyki IR nie były obserwowane w UV. Trudno było więc wyjaśnić, w jaki sposób takie galaktyki mogą ewoluować w dzisiejsze galaktyki, które emitują światło na wszystkich długościach fal. Dzięki swojej pracy Denis Burgarella i jego koledzy zrobili krok w kierunku rozwiązania tego problemu. Obserwując ich nową próbkę galaktyk z ~ 1, odkryli, że około 40% tych galaktyk emituje również światło w zakresie podczerwieni. Po raz pierwszy zaobserwowano znaczną liczbę odległych galaktyk zarówno w zakresie długości fal UV, jak i IR, uwzględniając właściwości obu głównych typów.
Na podstawie obserwacji tej próbki zespół wywnioskował również różne informacje o tych galaktykach. Połączenie pomiarów UV i podczerwieni pozwala po raz pierwszy określić szybkość formowania się gwiazd w tych odległych galaktykach. Gwiazdy tworzą się tam bardzo aktywnie, w tempie od kilkuset do tysiąca gwiazd rocznie (obecnie tylko kilka gwiazd powstaje w naszej Galaktyce). Zespół zbadał również ich morfologię i wykazał, że większość z nich to galaktyki spiralne. Do tej pory uważano, że odległe galaktyki są głównie galaktykami oddziałującymi, o nieregularnych i złożonych kształtach. Denis Burgarella i jego koledzy wykazali teraz, że galaktyki w ich próbce, obserwowane, gdy Wszechświat miał około 40% swojego obecnego wieku, mają regularne kształty, podobne do dzisiejszych galaktyk takich jak nasza. Wnoszą nowy element do naszego zrozumienia ewolucji galaktyk.
Oryginalne źródło: Astronomy & Astrophysics News Release
