Hlubší pohled na Ultra Hluboké pole Hubblova

Ikonický obraz vzdálených galaxií a jedné z nejsledovanějších oblastí vesmíru právě získal spektroskopický upgrade.

Hubbleovo ultra hluboké pole - ten ikonický obrázek pepřený vzdálenými galaxiemi - se dostal mnohem hlouběji.

Drobné náměstí ve Fornaxu, na které Hubbleův vesmírný dalekohled zíral téměř 12 dní v roce 2003, se stalo nejostřejší a nejcitlivější zaznamenanou oblastí oblohy. Nyní Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) na velmi velkém dalekohledu Evropské jižní observatoře v Chile posunul obrázek o krok dále.

MUSE také odhalil 160 nových vzdálených galaxií, z toho 72 dříve nezjištěných v Hubbleových obrazech. Nejen to, ale nástroj zaostřil naše měření všech vzdáleností galaxií. Deset článků ve zvláštním vydání Astronomie a astrofyziky odhaluje důsledky pro vznik a vývoj hvězd a galaxií v kosmickém čase.

Tento obrázek ukazuje oblast Hubble Ultra Deep Field, malou, ale studovanou oblast v souhvězdí Fornaxu, jak bylo pozorováno u přístroje MUSE na velmi velkém dalekohledu ESO. Tento obrázek však poskytuje jen velmi částečný pohled na bohatství dat MUSE, které také poskytují spektrum pro každý pixel v obrázku.
Spolupráce ESO / MUSE HUDF

Spektroskopický upgrade

Pokud má obrázek hodnotu tisíc slov, pak spektrum má hodnotu tisíc obrázků. Rozdělení světla galaxie na její jednotlivé barvy odhaluje pohyby uvnitř, hvězdy, které nese, a co je nejdůležitější, zejména pro kosmology - přesnou vzdálenost galaxie.

V průběhu let následná pozorování pomocí pozemních a kosmických dalekohledů rozšířila Hubble Ultra Deep Field (HUDF) na mnoho dalších vlnových délek, včetně rádiových, infračervených, blízkých infračervených, ultrafialových a rentgenových. Astronomové použili toto množství vlnových délek k odhadu červených posunů a tedy vzdáleností 9 927 galaxií. Nejmladší z nich žijí ve vesmíru starém pouhých 600 milionů let.

Tyto červené posuny však nebyly přesnými měřeními - to by vyžadovalo spektrum pro každou galaxii a spektroskopické sledování je obtížné, pokud se cíle v tisícovce slabých galaxií překrývají v malé oblasti oblohy. Astronomové tedy do značné míry měřili vzdálenosti porovnáním jasu galaxií v pásmech širokých vlnových délek s jasem očekávaným od typických galaxií v této vzdálenosti. Takové odhady, známé jako fotometrické červené posuny, nejsou dostatečně přesné, aby zjistily, zda například dvě galaxie leží v prostoru blízko sebe.

MUSE dovolil jiný přístup. Spíše než po jednom spektru, vedl Roland Bacon (Lyonovo centrum pro astrofyzikální výzkum, Francie) tým MUSE-HUDF Survey, aby bral všechno spektrum najednou. Tato technika, známá jako integrální pole spektroskopie, vytváří trojrozměrnou „datovou krychli“ měřením spektra pro každý jednotlivý pixel v obraze.

Po 137 hodinách na dalekohledu zvýšil MUSE počet galaxií pomocí spektroskopických červených posunů téměř o řádovou velikost: ze 161 na 1 338 galaxií.

Tyto přesné vzdálenosti budou mít ozvěny v polích formování hvězd a vývoje galaxií. Emmy Ventou (University of Toulouse, Francie) a jeho kolegové například použili tato data k identifikaci 113 blízkých párů galaxií rozložených na 12 miliard let kosmického času.

Ukazují, že míra, v níž se galaxie spojují, roste až do zhruba 2 miliard let po Velkém třesku, po kterém ustupuje - vzor, ​​který odráží vrchol formace hvězd v ranném vesmíru. Autoři plánují studovat souvislost mezi mírou fúzí a tvorbou hvězd v budoucích studiích.

Hledání galaktických prachových zajíčků

MUSE také umožnil astronomům najít galaxie, které se vyhnuly předchozí detekci. Slabé nízkohmotné galaxie pronikají do raného vesmíru jako tolik prachových zajíčků, ale i když se hemží novorozenými hvězdami, emitují většinu svého záření na jediné vlnové délce, známé jako Lyman alfa.

Hubbleovo přímé zobrazování minul mnoho z těchto objektů. MUSE chytil 692 z nich - z toho 72 nových, které Hubble nezjistil - protože astronomové byli schopni rozdělit datovou krychli, a hledali HUDF konkrétně pro silné emise Lyman-alfa.

Jak ukazuje Alyssa Drakeová (tehdy na univerzitě v Lyonu ve Francii) a její kolegové, tyto malé galaxie hrály důležitou roli - mohly by jednou rukou osvětlit mladý vesmír během toho, co se nazývá epocha reionizace.

Astronomové také používají pozorování MUSE ke zkoumání plynových halonů bohatých na vodík kolem vzdálených galaxií, větrů v galaxii a jejich spojení s tvorbou hvězd a křivek rychlosti otáčení i velmi vzdálených galaxií.

Tento kompozit ukazuje oblast Hubble Ultra Deep Field a modrou barvou zvýrazňuje zářící halosy plynu kolem mnoha vzdálených galaxií.
Tým ESO / MUSE HUDF

Více výsledků si můžete prohlédnout v následujících příspěvcích (zde jsou odkazy na předtištěné články publikované v Astronomii a astrofyzice ):

  1. Bacon a kol. „Průzkum MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: I. Popis průzkumu, redukce dat a detekce zdroje“
  2. Inami a kol. „MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: II. Spektroskopický katalog Redshift a Line Flux a porovnání barevných výběrů galaxií při 3 <z <7 “
  3. Brinchmann a kol. „Průzkum MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: III. Testování fotometrických červených posunů na 30. velikost “
  4. V. Maseda a kol. „MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: IV. Přehled emitorů C III] “
  5. Guérou a kol. „Průzkum MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: V. Prostorně vyřešená hvězdná kinematika galaxií při červeném posunu 0, 2 ≲ z ≲ 0, 8“
  6. B. Drake a kol. „Průzkum MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: VI. Slabý konec funkce Luminosity Lya při 2, 91 <z <6, 64 a implikace pro reionizaci “
  7. Finley a kol. „MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: VII. Fe II * Emise v galaxiích vytvářejících hvězdy ”
  8. Leclercq a kol. „MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: VIII. Rozšířená Lyman α haloes “
  9. Ventou a kol. „Průzkum MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: IX. vývoj frakce fúzí galaxií až z ≈ 6 “
  10. Hashimoto a kol. „Průzkum MUSE Hubble Ultra Deep Field Survey: X. Lyα Ekvivalentní šířky 2, 9 <z <6, 6“