eso1632ru — Научный релиз

ALMA и гигантский блоб

21 сентября 2016 г.

Международная группа астрономов, использовавшая телескоп ALMA, Очень Большой Телескоп ESO и другие инструменты, раскрыла истинную природу одного из редких объектов дальней Вселенной -- Лайман-альфа блобов. До сих пор астрономам было непонятно, что заставляет эти огромные газовые облака сиять так ярко, но теперь с помощью ALMA удалось различить в сердцевине одного из них две галактики, в которых происходит необычайно интенсивное звездообразование, а в результате возбуждается и вещество в их окрестностях. Эти гигантские галактики в свою очередь окружены роем галактик меньшего размера. Таким образом, мы оказываемся свидетелями зарождения массивного скопления галактик, причем два обнаруженных телескопом ALMA источника, по-видимому, в будущем сольются в единую сверхгигантскую эллиптическую галактику.

Лайман-альфа блобы (LAB) – это огромные облака водорода, простирающиеся на сотни тысяч световых лет и расположенные на очень больших расстояниях от нас. Лежащая в ультрафиолетовом диапазоне эмиссионная линия, в которой они излучают, называется линией Лайман-альфа [1]. С момента открытия LAB оставалось загадкой, какие процессы в блобах вызывают это излучение. И вот теперь новые наблюдения на ALMA, возможно, раскрыли этот секрет.

Первым обнаруженным в 2000 году Лайман-альфа блобом стал SSA22-1 или LAB-1. Он оказался одним из крупнейших объектов этого типа, и на сегодняшний день наиболее подробно изученным. LAB-1 находится в ядре гигантского скопления галактик, находящихся на ранней стадии образования. Свет от него идет к нам около 11.5 миллиардов лет.

Группа астрономов под руководством Джима Гича (Jim Geach) из Центра астрофизических исследований Хертфордширского университета в Великобритании воспользовалась для исследований LAB-1 уникальным разрешением телескопа ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), специально предназначенного для наблюдений холодных пылевых облаков в удаленных галактиках. В результате ученым удалось выявить в облаке несколько локальных источников субмиллиметрового излучения [2].

Затем исследователи дополнили изображения, полученные на ALMA, наблюдениями, выполненными с приемником MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), смонтированном на Очень Большом Телескопе ESO (VLT), и составили карту Лайман-альфа излучения. Оказалось, что источники, обнаруженные на ALMA, расположены в самом центре Лайман-альфа блоба, и что звездообразование внутри них происходит более, чем в 100 раз интенсивнее, чем в Млечном Пути.

Глубокие изображения, полученные на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA и спектры, зарегистрированные в Обсерватории Кека [3], вдобавок показали, что источники, открытые на ALMA, окружены роем слабых галактик, которые, возможно, бомбардируют центральные объекты веществом, поддерживая тем самым беспрецедентно высокий темп звездооразования в них.

Затем исследователи предприняли сложное копьютерное моделирование образования галактик и продемонстрировали, что существование гигантского светящегося в линии Лайман-альфа облака можно объяснить рассеянием ультрафиолетового излучения, возникающего в ходе звездообразования в источниках ALMA, на окружающем их водороде. В результате и возникает то, что мы видим -- Лайман-альфа блоб.

Джим Гич, ведущий автор работы, объясняет: “Вспомните, как выглядят уличные фонари ночью в тумане — вместо них вы видите бесформенные световые пятна. Свет фонарей рассеивается окружающими их мелкими водяными капельками. Похожая вещь происходит и здесь, только вместо фонарей у нас – галактики с интенсивным звездообразванием, а «туман» -- это огромное облако межгалактического газа. Галактики освещают свои окрестности”.

Проблема возникновения и развития галактик – один из центральных вопросов астрономии. И похоже, что большинство массивных галактик во Вселенной образуется именно в Лайман-альфа блобах. В частности, рассеянное Лайман-альфа излучение дает информацию о том, что происходит внутри первичных газовых облаков вокруг молодых галактик, то есть, в областях, наиболее трудных для исследования, но и критически важных для понимания.

Джим Гич заключает: “В этих блобах самое замечательное именно то, что мы получаем редкую возможность заглянуть в окрестности молодых и быстро растущих галактик. Долгое время природа рассеянного Лайман-альфа излучения оставалась непонятной. И вот в результате сочетания новых наблюдений и сложнейшего моделирования мы, похоже, решили эту 15-летнюю загадку: Лайман-альфа блоб-1 оказался местом формирования массивной эллиптической галактики, которая когда-то окажется центром гигантского скопления галактик. И мы наблюдаем момент образования этой галактики, которое произошло 11.5 миллиардов лет назад.”

Примечания

[1] Отрицательно заряженные электроны на орбитах вокруг положительно заряженных атомных ядер имеют квантованные энергетические уровни. Другими словами, они могут существовать только в определенных энергетических состояниях и переходить из одного состояния в другое только приобретая или теряя строго определеные количества энергии. Лайман-альфа излучение испускается, когда электроны в атомах водорода переходят с второго снизу на самый низкий энергетический уровень. Энергия выделяется при этом в виде света с определенной длиной волны в ультрафиолетовой части спектра, который астрономы регистрируют при помощи космических телескопов или наземных инструментов(в случае, когда длины волн сдвинуты в результате красного смещения). У объекта LAB-1 красное смещение z~3 и линия Лайман-альфа видна в оптическом диапазоне.

[2] Разрешением называется способность видеть, что наблюдаемые объекты отделены друг от друга. При низком разрешении несколько ярких объектов на значительном расстоянии от наблюдателя выглядят как одно светящееся пятно и только приблизившись к ним, можно различить их по отдельности. Сверхвысокое разрешение телескопа ALMA позволило увидеть два отдельных источника в том, что раньше казалось единым блобом.

[3] Использованные приемники: спектрограф STIS (Space Telescope Imaging Spectograph) на Космическом Телескопе Хаббла NASA/ESA и мультиобъектный инфракрасный спектрометр MOSFIRE (Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration) на телескопе Keck 1 на Гавайях.

Узнать больше

Результаты исследования представлены в статье “ALMA observations of Lyman-α blob 1: Halo sub-structure illuminated from within” J. Geach и др., которая публикуется в Astrophysical Journal.

Состав исследовательской группы: J. E. Geach (Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire, Hatfield, UK), D. Narayanan (Department of Physics and Astronomy, Haverford College, Haverford PA, USA; Department of Astronomy, University of Florida, Gainesville FL, USA), Y. Matsuda (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Japan; The Graduate University for Advanced Studies, Mitaka, Tokyo, Japan), M. Hayes (Stockholm University, Department of Astronomy and Oskar Klein Centre for Cosmoparticle Physics, Stockholm, Sweden), Ll. Mas-Ribas (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, Oslo, Norway), M. Dijkstra (Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo, Oslo, Norway), C. C. Steidel (California Institute of Technology, Pasadena CA, USA ), S. C. Chapman (Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, Canada ), R. Feldmann (Department of Astronomy, University of California, Berkeley CA, USA ), A. Avison (UK ALMA Regional Centre Node; Jodrell Bank Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, The University of Manchester, Manchester, UK), O. Agertz (Department of Physics, University of Surrey, Guildford, UK), Y. Ao (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Japan), M. Birkinshaw (H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bristol, UK), M. N. Bremer (H.H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, Bristol, UK), D. L. Clements (Astrophysics Group, Imperial College London, Blackett Laboratory, London, UK), H. Dannerbauer (Instituto de Astrofísica de Canarias, La Laguna, Tenerife, Spain; Universidad de La Laguna, Astrofísica, La Laguna, Tenerife, Spain), D. Farrah (Department of Physics, Virginia Tech, Blacksburg VA, USA), C. M. Harrison (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Durham, UK), M. Kubo (National Astronomical Observatory of Japan, Mitaka, Tokyo, Japan), M. J. Michałowski (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK), D. Scott (Department of Physics & Astronomy, University of British Columbia, Vancouver, Canada), M. Spaans (Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, Groningen, Netherlands) , J. Simpson (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, UK), A. M. Swinbank (Centre for Extragalactic Astronomy, Department of Physics, Durham University, Durham, UK ), Y. Taniguchi (The Open University of Japan, Chiba, Japan), E. van Kampen (ESO, Garching, Germany), P. Van Der Werf (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, The Netherlands), A. Verma (Oxford Astrophysics, Department of Physics, University of Oxford, Oxford, UK) и T. Yamada (Astronomical Institute, Tohoku University, Miyagi, Japan).

Атакамская Большая Миллиметровая / субмиллиметровая решетка ALMA (The Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), международный астрономический инструмент – совместный проект ESO, Национального научного фонда США NSF (U.S. National Science Foundation) и Национального института естественных наук Японии NINS (National Institutes of Natural Sciences) в кооперации с Республикой Чили. Работа обсерватории ALMA финансируется ESO (представляющей объединенные интересы своих стран-участниц), фондом NSF совместно с Национальным советом по научным исследованиям Канады NRC (National Research Council) и Национальным советом по науке Тайваня NSC (National Science Council), а также NINS в кооперации с тайваньской Academia Sinica (AS) и Корейским институтом астрономии и космических исследований KASI (Korea Astronomy and Space Science Institute).

Строительство и эксплуатация телескопа ALMA осуществляются: ESO, представляющей интересы своих стран-участниц, Национальной радиоастрономической обсерваторией США NRAO (National Radio Astronomy Observatory), управляемой компанией Associated Universities, Inc. (AUI), представляющей Северную Америку и Национальной астрономической обсерваторией Японии NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan), представляющей Восточную Азию. Общее управление строительством, тестированием и эксплуатацией ALMA осуществляется в рамках JAO: Объединенной обсерватории ALMA (Joint ALMA Observatory).

Европейская Южная Обсерватория (ESO, European Southern Observatory) -- ведущая межгосударственная астрономическая организация Европы и самая продуктивная в мире астрономическая обсерватория. В ее работе участвуют 16 стран: Австрия, Бельгия, Бразилия, Великобритания, Германия, Дания, Испания, Италия, Нидерланды, Польша, Португалия, Финляндия, Франция, Чешская Республика, Швейцария и Швеция, а также Чили, предоставившая свою территорию для размещения обсерваторий ESO. ESO проводит в жизнь масштабную программу проектирования, строительства и эксплуатации мощных наземных наблюдательных инструментов, позволяющих астрономам выполнять важнейшие научные исследования. ESO также играет ведущую роль в организации и поддержке международного сотрудничества в области астрономических исследований. ESO располагает тремя уникальными наблюдательными пунктами мирового класса, находящимися в Чили: Ла Силья, Параналь и Чахнантор. В обсерватории Параналь, самой передовой в мире астрономической обсерватории для наблюдений в видимой области спектра, установлен Очень Большой Телескоп ESO (The Very Large Telescope, VLT) и два широкоугольных телескопа с большим полем зрения: крупнейший в мире телескоп для выполнения обзоров неба в инфракрасных лучах VISTA и Обзорный Телескоп VLT (VLT Survey Telescope) -- крупнейший инструмент, предназначенный для обзоров неба в видимом свете. ESO является европейским партнером крупнейшего астрономического проекта современности – системы радиотелескопов миллиметрового и субмиллиметрового диапазона ALMA. На Серро Армазонес, недалеко от Параналя, ESO ведет строительство E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) – 39-метрового Европейского Чрезвычайно Большого Телескопа для оптического и ближнего ИК диапазонов, который станет «величайшим оком человечества, устремленным в небо».

Ссылки

Контакты

Kirill Maslennikov
Pulkovo Observatory
St.-Petersburg, Россия
Телефон: 89112122130
Сотовый: 89112122130
Email: km@gao.spb.ru

Jim Geach
Centre for Astrophysics Research, University of Hertfordshire
Hatfield, UK
Email: j.geach@herts.ac.uk

Matthew Hayes
Stockholm University
Stockholm, Sweden
Телефон: +46 (0)8 5537 8521
Email: matthew@astro.su.se

Richard Hook
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Телефон: +49 89 3200 6655
Сотовый: +49 151 1537 3591
Email: rhook@eso.org

Connect with ESO on social media

Перевод пресс-релиза ESO eso1632.

О релизе

Релиз №:eso1632ru
Название:LAB-1
Тип:Early Universe : Cosmology : Morphology : Large-Scale Structure
Facility:Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, Very Large Telescope
Science data:2016ApJ...832...37G

Изображения

Computer simulation of a Lyman-alpha Blob
Computer simulation of a Lyman-alpha Blob
только на английском
Infographic explaining how a Lyman-alpha Blob functions
Infographic explaining how a Lyman-alpha Blob functions
только на английском
Giant space blob glows from within
Giant space blob glows from within
только на английском
Closing in on a giant space blob
Closing in on a giant space blob
только на английском
Wide-field view of the sky around a giant space blob
Wide-field view of the sky around a giant space blob
только на английском

Видео

Zooming in on a giant space blob
Zooming in on a giant space blob
только на английском

Также смотрите наши