Kính thiên văn vũ trụ Spitzer (SST) là thiết bị thứ tư và cuối cùng trong loạt đài quan sát lớn của NASA. SST đã theo Kính viễn vọng Không gian Hubble (HST), Đài thiên văn Chandra X-Ray và Compton Gamma Ray vào vũ trụ vào ngày 25 tháng 8 năm 2003. Được đặt trong quỹ đạo nhật tâm (mặt trời) theo dõi Trái đất và hoạt động theo điều lệ 2,5 năm trong NASA Chương trình Nguồn gốc, SST đã tiết lộ ánh sáng công khai đầu tiên vào tháng 5 năm 2004 - mang đến cho thế giới một cái nhìn hồng ngoại ngoạn mục về thiên hà xoắn ốc lớn M51 ở Canes Venatici.
Lord Rosse lần đầu tiên mô tả M51 là một tinh vân xoắn ốc của Hồi giáo vào năm 1845. Mãi đến khi Edwin Hubble giải quyết được những ngôi sao biến đổi mờ nhạt trong một ngôi sao khác - M31 và tinh vân xoắn ốc khác của M51 đã đạt được thứ hạng ngang với Dải Ngân hà của chúng ta - Ngân hà!
Nhưng để đặt tên cho một điều không phải là để giải thích nó. Một trong những điều khó khăn nhất để giải thích về bất cứ điều gì là về Làm thế nào mà nó trở thành như vậy?
Ngay trước khi phát hành hình ảnh M51 của SST, các nhà thiên văn học đã được trao cho một người đứng đầu trên một trường hợp hiếm hoi của một lớp vật thể xa xôi trên bầu trời - một vùng khí và bụi phát sáng mờ nhạt mà không bị ánh sáng chiếu vào - chỉ là loại nghiên cứu có thể cách mạng hóa cách các nhà thiên văn học hiểu về sự hình thành thiên hà. Chương trình Nguồn gốc của NASA đã tạo ra một cú hích lớn và bây giờ vấn đề là phải đưa người chạy về nhà bằng cách sử dụng các nguồn dữ liệu khác.
Trong một bài báo có tựa đề Khám phá về một tinh vân khí lớn ~ 200kpc tại z = ~ 2.7 với Kính viễn vọng không gian Spitzer (xuất bản ngày 29 tháng 3 năm 2005), nhà vật lý thiên văn Arjun Dey thuộc Đài quan sát thiên văn quang học quốc gia (NOAO) và các đồng nghiệp từ các tổ chức khác (NOAO) bao gồm trung tâm điều hành SST tại Phòng thí nghiệm Động cơ phản lực) đã thu thập dữ liệu từ nửa dưới của phổ em - radio đến ánh sáng khả kiến - để vẽ một bức tranh về sự hình thành cụm thiên hà ban đầu liên quan đến vùng bụi phấn khích (và thú vị) này và khí nằm cách xa thời gian và không gian 11.3 BLY.
Theo lời của nhóm nghiên cứu, chúng tôi báo cáo về việc phát hiện ra một tinh vân không gian mở rộng rất lớn liên quan đến một nguồn hồng ngoại trung bình phát sáng. Đối với bạn và tôi điều đó có nghĩa là họ đã phát hiện ra cách đây rất lâu, và từ rất xa trong bụng mẹ sinh ra thiên hà sớm.
Đối tượng (SST24 J1434110 + 331733) ban đầu được ánh xạ bằng các máy dò MIPS và IRAC của SST trong một cuộc khảo sát hồng ngoại giữa chòm sao mùa xuân Khởi động vào cuối tháng 1 năm 2004. Sau khi nhân viên JPL giảm dữ liệu, rõ ràng SST24 có thể cung cấp một số những hiểu biết cực kỳ quan trọng về kỷ nguyên bí ẩn của thiên hà đang mở ra khi các thiên hà trẻ bị buộc vào các công cụ hình thành sao. Nhưng để thâm nhập vào thứ này sẽ đòi hỏi phải mở rộng hình ảnh của khu vực bằng cách sử dụng ánh sáng từ khắp quang phổ em.
Một phần, sự cần thiết phải có những cái nhìn khác về SST24 được thúc đẩy bởi khẩu độ hạn chế của gương SST Lát 0,84 mét và những bước sóng dài liên quan đến ánh sáng hồng ngoại. Tốt nhất, SST tiết lộ phần ba trung tâm của độ mờ đục. . bước sóng -infrared (3,6-160 micromet).
Mặc dù ánh sáng được quan sát bằng ba dụng cụ SST chủ yếu có nguồn gốc từ các vật thể ấm (bụi và bụi), nhưng ánh sáng từ các nguồn quang gần cũng có thể được nhìn thấy sau khi dịch chuyển đỏ mở rộng trên khoảng cách rộng lớn. Thật thú vị, một đường sáng đặc biệt trong cùng một ánh sáng quang học gần đó đã được gắn cờ đầu tiên để sử dụng thiên văn bởi nhà vật lý thiên văn Lyman Spitzer - tên của chính SST - một trong những người đề xuất thiên văn học hồng ngoại hàng đầu thế kỷ 20.
Được kết hợp với dữ liệu từ các công cụ khác, Dey và nhóm của ông đã đưa ra một trường hợp hấp dẫn cho một hạt nhân thiên hà hoạt động (AGN) trong SST24. Nếu được xác minh, một AGN như vậy sẽ chứng minh rằng các lỗ đen đóng vai trò quan trọng trong quá trình tiến hóa của thiên hà sớm. Một ví dụ như vậy có thể cách mạng hóa rất tốt sự hiểu biết của chúng ta về sự hình thành thiên hà bằng cách làm cho AGN LỚN hơn nguyên nhân - chứ không phải là hiệu ứng - của sự hình thành nhóm thiên hà
Dữ liệu hình ảnh được sử dụng bởi nhóm liên kết với SST24 đã được thu thập bằng kính viễn vọng 4m và 2,1m của NOAO ở Kitt Peak, Arizona. Những công cụ này đã cải thiện độ phân giải SST theo hệ số gần tám lần. Các dữ liệu khác có sẵn trong ánh sáng quang học đã mở rộng hình ảnh của đầu ra năng lượng SST24. Trong tháng 5 và tháng 6 năm 2004, thông tin về quang phổ trên SST24 (cùng với các đối tượng nền trước và nền sau) đã được tập hợp thành các dải 1 cung thứ hai được điều chỉnh chính xác và chính xác thông qua thiết bị Keck I 10 mét trên Mauna Kea, Hawaii.
Từ bản tóm tắt, giấy, Nguồn hồng ngoại giữa sáng được phát hiện lần đầu tiên trong các quan sát được thực hiện bằng Kính thiên văn vũ trụ Spitzer. Dữ liệu hình ảnh băng rộng hiện có từ Khảo sát trường rộng của NOAO cho thấy nguồn hồng ngoại ở giữa có liên quan đến quang phổ đối xứng khuếch tán, mở rộng về mặt không gian và hình ảnh tiếp theo cho thấy nguồn quang gần như hoàn toàn là tinh vân phát ra với rất ít nếu có, phát xạ liên tục khuếch tán có thể phát hiện được.
Thông thường, các thiên hà trưởng thành hiển thị một dải ánh sáng đầy đủ được tạo ra bởi bức xạ của người đen từ các bức ảnh sao. Phổ băng rộng như vậy thường được củng cố bởi các vạch phát xạ hẹp, sáng liên quan đến sự kích thích nguyên tử. Nhưng phổ SST24, bị chi phối bởi một dải bức xạ hẹp. Dải đó - mặc dù đã dịch chuyển khoảng 3,7 lần do suy thoái kinh tế 11,3 BLY - liên kết với tần số Lyman Alpha mật phát ra từ khí hydro. Thông thường các đám mây Lyman-alpha chiếu xạ bằng cách kích thích từ các quasar nền xa. Nhưng trong trường hợp của SST24, một cơ chế khác có thể được tham gia - một nguồn lỗ đen trong chính tinh vân.
Khi kết nối cấu trúc SST24 với nhau, nhóm khoa học đã xác định rằng AGN của nó được bù từ trung tâm của đám mây bằng gần một phần mười phạm vi toàn bộ đám mây. Mặc dù chưa rõ tác động của sự bù đắp này đối với sự hình thành thiên hà, nhưng thực tế nó phải được kết hợp vào cách chúng ta mô hình hóa sự hình thành nhóm thiên hà trong tương lai.
Sự dịch chuyển quang phổ trong ánh sáng Lyman alpha cũng chỉ ra rằng vùng 100 KLY trung tâm của SST24 quay chậm và chứa khối lượng tương đương với khoảng 6 nghìn tỷ mặt trời - khoảng 5x so với các thiên hà Milky Way và Whirlpool (M51) của chúng ta cộng lại. SST24 bao gồm một vùng không gian dễ dàng bao gồm toàn bộ Dải Ngân hà và tất cả mười hai thiên hà vệ tinh.
Nhưng SST24 không hoàn toàn không có sự hình thành sao. Nhóm nghiên cứu báo cáo rằng, một ngôi sao trẻ hình thành thiên hà nằm gần đầu phía bắc của tinh vân. Thiên hà đó bị bụi đỏ làm mờ, có cùng độ dịch chuyển đỏ giống như bức xạ Lyman-alpha, cộng với bức xạ dải rộng liên quan đến sự hình thành sao. Thiên hà này không có dấu hiệu có AGN. Do đó, chúng ta có thể sớm biết rằng AGN có thể không đóng vai trò thiết yếu đối với sự hình thành của tất cả các thiên hà.
Mặc dù việc kiểm tra tần số vô tuyến của SST24 rất khó khăn (do các vấn đề về độ phân giải ở bước sóng dài), nhóm nghiên cứu chỉ ra rằng tỷ lệ mật độ sóng hồng ngoại giữa sóng vô tuyến của nó, nhưng cho thấy sự tương đồng đáng chú ý với các thiên hà starburst vì sao vì lý do này của SST24 mat trải qua một kỷ nguyên tiến hóa nhanh chóng có thể nhanh chóng dẫn đến sự mặc khải của một thiên hà đầy đủ với những nhà tạo giống phát sáng ngôi sao
SST24 không phải là đám mây Lyman-alpha duy nhất từng được phát hiện, nhưng một số ít được phát hiện được cho là phi thường bởi nhóm khoa học: Những sự hiếm hoi của những đám mây lyman-alpha> 100kpc này, sự liên kết của chúng với AGN và thiên hà mạnh mẽ, và năng lượng của chúng đều cho thấy rằng các khu vực này là nơi hình thành của các thiên hà lớn nhất. Nếu vậy, hiểu được các điều kiện vật lý và năng lượng của các hệ thống này có thể cung cấp những hiểu biết quan trọng về quá trình hình thành thiên hà khổng lồ.
Viết bởi Jeff Barbour
