Jeśli chodzi o badanie niektórych z najbardziej odległych i najstarszych galaktyk we Wszechświecie, pojawia się szereg wyzwań. Galaktyki te, poza odległością miliardów lat świetlnych, są często zbyt słabe, aby je wyraźnie zobaczyć. Na szczęście astronomowie zaczęli polegać na technice znanej jako soczewkowanie grawitacyjne, w której siła grawitacyjna dużego obiektu (jak gromada galaktyczna) jest wykorzystywana do wzmocnienia światła tych słabszych galaktyk.
Korzystając z tej techniki, międzynarodowy zespół astronomów odkrył niedawno odległą i spokojną galaktykę, która w przeciwnym razie zostałaby niezauważona. Kierowany przez naukowców z Uniwersytetu Hawajskiego w Manoa, zespół wykorzystał Teleskop Kosmiczny Hubble'a do przeprowadzenia najbardziej ekstremalnego jak dotąd przypadku soczewkowania grawitacyjnego, który pozwolił im obserwować słabą galaktykę znaną jako eMACSJ1341-QG-1.
Badanie, które opisuje ich wyniki, pojawiło się niedawno w The Astrophysical Journal Letterspod tytułem „Trzydzieści razy: ekstremalna grawitacja w spoczynku galaktyki przy z = 1,6 ″. Zespół, kierowany przez Haralda Ebelinga, astronoma z Uniwersytetu Hawajskiego w Manoa, obejmował członków z Instytutu Nielsa Bohra, Center Nationale de Recherche Scientifique (CNRS), Space Telescope Science Institute i European Southern Observatory (ESO).
Ze względu na swoje badania zespół polegał na masywnej gromadzie galaktyk znanej jako eMACSJ1341.9-2441, aby powiększyć światło pochodzące z eMACSJ1341-QG-1, odległej i słabszej galaktyki. W kategoriach astronomicznych ta galaktyka jest przykładem „galaktyki spoczynkowej” zasadniczo starsze galaktyki, które w dużej mierze wyczerpały zapasy pyłu i gazu, a zatem nie tworzą nowych gwiazd.
Zespół rozpoczął od zrobienia zdjęć słabej galaktyki za pomocą Hubble a następnie przeprowadzanie działań następczych obserwacje spektroskopowe za pomocą spektrografu ESO / X-Shooter - który jest częścią Very Large Telescope (VLT) w Obserwatorium Paranal w Chile. Na podstawie swoich szacunków zespół ustalił, że byli w stanie wzmocnić galaktykę tła o współczynnik 30 dla obrazu pierwotnego i sześciokrotnie dla dwóch pozostałych obrazów.
To sprawia, że eMACSJ1341-QG-1 jest najbardziej wzmocnioną dotychczas odkrytą galaktyką spoczynkową, i to z dość dużym marginesem! Jak stwierdził Johan Richard - asystent astronoma z Uniwersytetu w Lyonie, który przeprowadził obliczenia dotyczące soczewkowania oraz współautor badania - wskazał w komunikacie University of Hawaii News:
„Bardzo duże powiększenie tego obrazu daje nam rzadką okazję do zbadania gwiezdnych populacji tego odległego obiektu, a ostatecznie do odtworzenia jego niezniekształconego kształtu i właściwości”.
Chociaż wcześniej przeprowadzano inne ekstremalne powiększenia, to odkrycie ustanowiło nowy rekord w powiększeniu rzadkiej spoczynkowej galaktyki tła. Te starsze galaktyki są nie tylko bardzo trudne do wykrycia ze względu na ich niższą jasność; ich badanie może ujawnić kilka bardzo interesujących rzeczy na temat powstawania i ewolucji galaktyk w naszym Wszechświecie.
Tak jak Ebeling, astronom z UH's Institute of Astronomy i główny autor badania, wyjaśnił:
„Specjalizujemy się w znajdowaniu niezwykle masywnych gromad, które działają jak naturalne teleskopy i już odkryliśmy wiele ekscytujących przypadków soczewkowania grawitacyjnego. Odkrycie to wyróżnia się jednak ogromnym powiększeniem zapewnianym przez eMACSJ1341 pozwala nam szczegółowo zbadać bardzo rzadki typ galaktyki. ”
Galaktyki spoczynkowe są powszechne we wszechświecie lokalnym, reprezentując punkt końcowy ewolucji galaktyki. Jako takie, to rekordowe odkrycie może zapewnić wyjątkowe możliwości badania tych starszych galaktyk i ustalenia, dlaczego powstawały w nich gwiazdy. Tak jak Mikkel Stockmann, członek zespołu z Uniwersytetu Kopenhaskiego i ekspert w dziedzinie ewolucji galaktyki, wyjaśnił:
„Kiedy patrzymy na bardziej odległe galaktyki, patrzymy również w przeszłość, więc widzimy obiekty, które są młodsze i nie powinny jeszcze wyczerpać zapasów gazu. Zrozumienie, dlaczego ta galaktyka już przestała formować gwiazdy, może dać nam krytyczne wskazówki na temat procesów rządzących ewolucją galaktyk. ”
W podobnej żyle, niedawny przeprowadzono badania, które sugerują, że obecność supermasywnej czarnej dziury (SMBH) może być odpowiedzialna za spowolnienie galaktyk. Gdy potężne strumienie wytwarzane przez te czarne dziury zaczynają osuszać jądro galaktyk z pyłu i gazu, potencjalne gwiazdy są głodne materiału, który byłby im potrzebny do zapaści grawitacyjnej.
W międzyczasie prowadzone są obserwacje eMACSJ1341-QG1 za pomocą teleskopów w Obserwatorium Paranal w Chile i Obserwatorium Maunakea na Hawajach. To, co ujawniają te obserwacje, z pewnością powie nam wiele o tym, co stanie się kiedyś z naszej Galaktyki Mlecznej Drogi, kiedy wyczerpią się resztki pyłu i gazu, a wszystkie jej gwiazdy staną się czerwonymi gigantami i długowiecznymi czerwonymi karłami.
