Spitzer-romteleskopet (SST) er det fjerde og siste instrumentet i NASAs Great Observatories-serie. SST fulgte Hubble-romteleskopet (HST), Chandra X-Ray og Compton Gamma Ray-observatoriene ut i verdensrommet den 25. august 2003. Plassert i jord-etterfølgende heliosentrisk (sol) bane, og arbeidet under et charter på 2,5 pluss år innenfor NASAs Origins-programmet, SST avslørte det første offentlige lyset i mai 2004 - og ga verden et spektakulært infrarødt syn på den ansiktet-mot grand spiral-galaksen M51 i Canes Venatici.
Lord Rosse beskrev først M51 som en "spiralnebula" i 1845. Det var ikke før Edwin Hubble løste svake variable stjerner i en annen "M" - M31 - at M51 og andre "spiralnebulae" oppnådde en rang lik med vår egen Melkevei - Galaxy!
Men å nevne noe er ikke å forklare det. En av de tøffeste tingene å forklare om noe er “Hvordan ble det til å være det det er?”
Vel før utgivelsen av SSTs bilde av M51, hadde astronomer allerede fått en "heads-up" på en sjelden forekomst av en klasse fjerne objekter i himmelen - et ekspansivt område med gass og støv som gløder svakt, men likevel uten tilsyn av stjernelig lys - bare den typen studie som kan revolusjonere måten astronomer forstår galaksdannelse. NASAs Origins-program hadde gjort en stor hit, og nå var problemet å fremme løperen hjem med andre datakilder ...
I en artikkel med tittelen “Discovery of a Large ~ 200kpc Gaseous Nebula at z = ~ 2.7 with Spitzer Space Telescope” (publisert 29. mars 2005), astrofysiker Arjun Dey fra National Optical Astronomy Observatory (NOAO) og kolleger fra andre organisasjoner ( inkludert SST-operasjonssentralen ved Jet Propulsion Laboratory) samlet data fra over den nedre halvdelen av em-spekteret - radio til synlig lys - for å male et bilde av tidlig galakse-klyngedannelse assosiert med dette opphissede (og spennende) området med støv og Gass som ligger rundt 11.3 BLY er borte i tid og rom.
Med teamets ord: "Vi rapporterer om oppdagelsen av en veldig stor romlig utvidet tåke assosiert med en lysende midtinfrarød kilde." For deg og meg betyr det at de oppdaget "for lenge siden og langt borte livmor fra tidlig galaktisk fødsel".
Objektet (SST24 J1434110 + 331733) ble opprinnelig kartlagt ved bruk av SSTs MIPS- og IRAC-detektorer under en midt-infrarød undersøkelse av vårens konstellasjon Bootes i slutten av januar 2004. Etter datareduksjon fra JPL-personell ble det klart at SST24 kunne tilby noen ekstremt betydelig innsikt i den mystiske æraen med galaktisk utfoldelse når unge galakser blir involvert i tingene fra stjernedannelse. Men for å trenge gjennom dette vil det kreve å utvide bildet av regionen ved å bruke lys fra hele em-spekteret.
Delvis var behovet for å se på SST24 drevet av den begrensede blenderåpningen til SSTs 0,84 meter speil og de lange bølgelengdene assosiert med infrarødt lys. I beste fall avslørte SST den sentrale tredjedelen av nebulositeten. (Instrumenter ombord i SST er begrenset til 6 bågs sekunders detaljoppløsning.) Tre omborddetektorer (det infrarøde array-kameraet -IRAC, Infrarød spektrografikk - IRS, og multiband-imaging-fotometer for Spitzer - MIPS) bilde og analyserer infrarødt lys midt til langt -frie bølgelengder (3,6-160 mikrometer).
Selv om lys observert ved bruk av de tre SST-instrumentene hovedsakelig stammer fra "varme" gjenstander (gasser og støv), kan lys fra nesten-optiske kilder også sees etter ekspansiv rødforskyvning over store avstander. Interessant nok ble en bestemt lys linje i det samme “nesten-optiske lyset” først flagget for astronomisk bruk av astrofysiker Lyman Spitzer - navnebror av SST selv - en av de ledende 1900-tallets talsmenn for infrarød astronomi.
Sammen med data fra andre instrumenter, satte Dey og teamet hans sammen en overbevisende sak for en aktiv galaktisk kjerne (AGN) i SST24. Hvis bekreftet en slik AGN ville demonstrere at sorte hull spiller en viktig rolle i tidlig galakseutvikling. Et slikt eksempel kan godt revolusjonere vår forståelse av galaksdannelse ved å gjøre AGNs mer årsaken - snarere enn virkningen - av galaksegruppedannelse ...
Visuelle data brukt av teamet tilknyttet SST24 ble samlet inn ved hjelp av 4m og 2.1m teleskopene til NOAO i Kitt Peak, Arizona. Disse instrumentene forbedret SST-oppløsningen med en faktor på nesten åtte ganger. Andre tilgjengelige data i optisk lys utvidet bildet av SST24s energiproduksjon. I løpet av mai og juni 2004 ble spektrografisk informasjon om SST24 (sammen med forgrunnen og bakgrunnsobjekter) samlet i fint avstemte og nøyaktig orienterte 1 bue sekundstrimler gjennom 10 meter Keck I-instrumentet på Mauna Kea, Hawaii.
Fra papirets sammendrag, “Den lyse midtinfrarøde kilden ble først oppdaget i observasjoner gjort med Spitzer-romteleskopet. Eksisterende bredbåndsbildedata fra NOAO Deep Wide-Field Survey avslørte den midtre infrarøde kilden for å være assosiert med en diffus, romlig utvidet, optisk motstykke… Spektroskopi og videre avbildning ... avslører at den optiske kilden er nesten rent linjeavgivende tåke med lite, om mulig, detekterbar diffus kontinuitetsutslipp. ”
Modne galakser viser typisk et komplett spekter av lys generert av svartkroppsstråling fra stjerners fotosfærer. Slike bredbåndspektre er vanligvis forsterket av smale, lyse utslippslinjer assosiert med atomeksitasjon. Men SST24s spekter er dominert av et enkelt smalt strålebånd. Dette bandet - skjønt rødskiftet 3,7 ganger på grunn av 11,3 BLY-er i lavkonjunktur - forbinder med "Lyman Alpha" -frekvensen som er avgitt av hydrogengass. Vanligvis bestråler slike Lyman-alfa-skyer ved stimulering fra fjerne bakgrunnskvasarer. Men i tilfelle av SST24, kan en annen mekanisme være involvert - en svart hullkilde i selve tåken.
I sammenslåingen av SST24s struktur, bestemte vitenskapsteamet at AGN-en er forskjøvet fra skyens sentrum med nesten en tidel av skyens fulle omfang. Selv om det er uklart hvilken innvirkning denne forskyvningen har på galaksdannelse, må faktum den innarbeides i hvordan vi modellerer galakegruppedannelse i fremtiden.
Spektrografiske skift i Lyman alfa-lys indikerer også at den sentrale 100 KLY-regionen i SST24 sakte kretser og inneholder masseekvivalenten til noen 6 billioner soler - noen 5x det fra vår egen Melkevei og boblebad (M51) kombinert. SST24 inkluderer et område med rom som lett omfatter hele Melkeveien og alle tolv satellittgalakser.
Men SST24 er ikke helt blottet for stjernedannelse. Teamet rapporterer at "en ung stjerne som danner galakse ligger nær den nordlige enden av tåken." At galaksen er rødmet av støv, har samme rødforskyvning som Lyman-alfa-strålingen, pluss bredbåndstråling forbundet med stjernedannelse. Denne galaksen gir ingen indikasjoner på å ha en AGN. På grunn av dette kan vi snart lære at AGN ikke kan spille en viktig rolle for dannelsen av alle galakser.
Selv om radiofrekvensundersøkelse av SST24 er vanskelig (på grunn av oppløsningsspørsmål ved lange bølgelengder), påpeker teamet at dets mellominfrarøde til radiobølgetetthetsforhold, "viser en bemerkelsesverdig likhet med stjerneskuddgalakser ..." Av denne grunn deler av SST24 mat passerer gjennom en epoke med rask stellar evolusjon som raskt kan føre til åpenbaring av en fullblåst galakse rik med lysende oppdretterstjerner ...
SST24 er ikke den eneste Lyman-alpha-skyen som noen gang er oppdaget, men de få som er oppdaget anses som ekstraordinære av vitenskapsteamet: "Sjeldenhetene av disse> 100 kpc lyman-alpha-skyene, deres assosiasjon til kraftige AGN- og galakse-overdensiteter, og deres energikar antyder alt at disse regionene er dannelsesstedene for de mest massive galaksene. I så fall kan forståelsen av de fysiske forholdene og energien i disse systemene gi viktig innsikt i den enorme galaksedannelsesprosessen. "
Skrevet av Jeff Barbour
