eso1633ru — Научный релиз

ALMA исследует сверхглубокое поле Hubble Ultra Deep Field

Самые глубокие за всю историю миллиметровые наблюдения ранней Вселенной

22 сентября 2016 г.

Несколько международных групп астрономов использовали решетку телескопов ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) для изучения удаленного уголка Вселенной, впервые обнаруженного на знаменитых канонических изображениях сверхглубоких полей, полученных с Космическим телескопом Хаббла (Hubble Ultra Deep Field -- HUDF). Новые наблюдения, выполненные на ALMA, значительно глубже и резче, чем предыдущие обзоры этой области на миллиметровых волнах, и ясно показывают, как тесно связаны темп звездообразования в молодых галактиках и их общая звездная масса. Оказалось также возможным измерить прежде неизвестное количество зведообразующего газа в различные моменты времени, что позволило заглянуть в «золотой век» формирования галактик, примерно на 10 миллиардов лет назад.

Новые результаты, полученные на ALMA, будут опубликованы в серии статей в Astrophysical Journal и Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Кроме того, на этой неделе они будут представлены на конференции «Пятилетка ALMA» (Half a Decade of ALMA) в Палм Спрингс в Калифорнии (США).

Поля Hubble Ultra Deep Field — пионерские наблюдения на Космическом телескопе Хаббла NASA/ESA, выполненные с рекордной проницающей силой — были опубликованы в 2004 году. Эти великолепные изображения, позволившие заглянуть в недостижимые ранее глубины Вселенной, выявили множество разнообразных типов галактик на временном срезе менее одного миллиарда лет после Большого Взрыва. Поле несколько раз перенаблюдалось телескопом Хаббла и многими другими телескопами. В результате оно сейчас является самым глубоким существующим изображением ранней Вселенной.

Теперь астрономы впервые предприняли исследование этого внешне непримечательного, но досконально изученного окна в раннюю Вселенную с телескопом ALMA с беспрецедентной проницающей силой и разрешением на миллиметровых волнах [1]. Им удалось зарегистрировать слабое свечение газовых облаков и эмиссионное излучение теплой пыли в галактиках ранней Вселенной.

На сегодняшнй день полная продолжительность наблюдений полей HUDF на ALMA составила примерно 50 часов – пока это самая большая продолжительность наблюдений одной и той же области неба на этом телескопе.

Одну из групп возглавлял Джим Данлоп (Jim Dunlop) из Эдинбургского университета в Великобритании. Этот коллектив впервые получил на ALMA глубокое и однородное изображение столь широкого поля, каким является HUDF. Полученные данные позволили с определенностью отождествить зарегистрированные на ALMA галактики с объектами, ранее уже наблюдавшимися на телескопе Хаббла и других инструментах.

Эта работа впервые ясно показала, что на больших красных смещениях звездная масса галактики – лучший показатель темпа звездообразования в ней. Исследование было ограничено практически полной выборкой галактик большой массы [2].

Джим Данлоп, главный автор статьи, посвященной получению глубоких изображений, подводит итог этому важнейшему исследованию: “Эти результаты – настоящий прорыв. Мы впервые удовлетворительно связываем друг с другом видимые и ультрафиолетовые изображения далекой Вселенной, полученные на телескопе Хаббла, и изображения в дальнем инфракрасном и миллиметровом диапазонах, полученные на телескопе ALMA.

Вторая исследовательская группа, которой руководят Мануэль Аравена (Manuel Aravena) из Астрономического центра Университета Диего Порталеса в Сантьяго, Чили, и Фабиан Вальтер (Fabian Walter) из Института астрономии Макса Планка в Хайдельберге, Германия, выполнила еще более глубокий обзор в пределах примерно одной шестой части общего поля HUDF [3].

Мы провели первый полностью слепой трехмерный поиск холодного газа в ранней Вселенной”, -говорит Крис Карилли (Chris Carilli), астроном из Национальной радиоастрономической обсерватории (NRAO) в Сокорро, Нью Мексико, США, член исследовательской группы. “В результате мы открыли популяцию галактик, подобной которой не просматривается ни в одном другом глубоком обзоре неба”. [4]

Некоторые из новых наблюдений на ALMA были специально направлены на регистрацию галактик, богатых окисью углерода, присутствие которой отмечает области звездообразования. Но при том, что эти резервуары молекулярного газа обуславливают процессы звездообразования в галактиках, их, как правило, трудно обнаружить при помощи телескопа Хаббла. Таким образом, ALMA дополняет наблюдения процессов образования и эволюции галактик «недостающим звеном».

Новые результаты, полученные на ALMA, показывают быстрый рост содержания газа в галактиках по мере того, как мы заглядываем все дальше вглубь времени”, -- говорит ведущий автор двух статей Мануэль Аравена. “Это увеличивающееся содержание газа, повидимому, и является основной причиной заметного роста темпа звездообразования в эпоху пика формирования галактик – около 10 миллиардов лет назад”.

Представляемые результаты – лишь начало серии будущих глубоких наблюдений далекой Вселенной на ALMA. Например, планируется 150-часовая кампания наблюдений полей HUDF, которая должна внести дальнейшую ясность в историю звездообразования во Вселенной.

Будущая «Большая программа наблюдений» на ALMA дополнит наше понимание источников вещества, из которого образовались звезды, и наши знания о галактиках, лежащих в канонических Сверхглубоких полях Хаббла”, -- заключает Фабиан Вальтер.

Примечания

[1] Астрономы намеренно выбрали область полей HUDF в слабом южном созвездии Печи (Fornax) так, чтобы наземные телескопы, расположенные в южном полушарии, такие, как ALMA, могли также вести глубокие наблюдения этой области, расширяя тем самым наши знания об очень далекой Вселенной.

Зондирование глубоких, но оптически невидимых областей Вселенной было одной из первоначальных основных целей телескопа ALMA.

[2] В данном контексте выражение «галактики большой массы» означает галактики с массой звезд более 20 миллиардов солнечных масс. Для сравнения, большая Галактика Млечного Пути имеет массу около 100 миллиардов масс Солнца.

[3] Эта область неба примерно в семьсот раз меньше диска полной Луны. Одним из самых удивительных открытий в полях HUDF было огромное число галактик в столь малой угловой области неба.

[4] То обстоятельство, что ALMA видит совершенно другую часть электромагнитного спектра по сравнению с телескопом Хаббла, позволяет астрономам изучать различные классы астрономических объектов, таких, как массивные звездообразующие облака, а также объекты, которые слишком слабы для наблюдений в видимом свете, но достаточно хорошо различимы на миллиметровых длинах волн.

Поиск назван «слепым», потому, что он не был сфокусирован ни на одном индивидуальном астрономическом объекте.

Новые наблюдения полей HUDF на ALMA включают два совершенно различных, но дополняющих друг друга типа данных: наблюдения в континууме, которые позволяют выделять излучение пыли и звездообразование, и обзор излучения в спектральных линиях, которые позволяют исследовать холодный молекулярный газ, «топливо» для процессов звездообразования. Второй обзор является особенно ценным, так как он дает информацию о степени вызванного расширением Вселенной красного смещения света от удаленных объектов. Более сильное красное смещение означает, что объект находится дальше от нас и виден на более раннем времени от Большого Взрыва. Учитывая это, астрономы получают трехмерные карты распределения звездообразующего газа и их изменение во времени в космологической шкале.

Узнать больше

Результаты исследований представлены в статьях:

  1. “A deep ALMA image of the Hubble Ultra Deep Field”, by J. Dunlop et al., to appear in the Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
  2. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Search for the [CII] Line and Dust Emission in 6 < z < 8 Galaxies”, by M. Aravena et al., to appear in the Astrophysical Journal.
  3. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Molecular Gas Reservoirs in High-Redshift Galaxies”, by R. Decarli et al., to appear in the Astrophysical Journal.
  4. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: CO Luminosity Functions and the Evolution of the Cosmic Density of Molecular Gas”, by R. Decarli et al., to appear in the Astrophysical Journal.
  5. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Continuum Number Counts, Resolved 1.2-mm Extragalactic Background, and Properties of the Faintest Dusty Star Forming Galaxies”, by M. Aravena et al., to appear in the Astrophysical Journal.
  6. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Survey Description”, by F. Walter et al., to appear in the Astrophysical Journal.
  7. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: the Infrared excess of UV-selected z= 2-10 Galaxies as a Function of UV-continuum Slope and Stellar Mass”, by R. Bouwens et al., to appear in theAstrophysical Journal.
  8. “The ALMA Spectroscopic Survey in the Hubble Ultra Deep Field: Implication for spectral line intensity mapping at millimeter wavelengths and CMB spectral distortions”, by C. L. Carilli et al. to appear in the Astrophysical Journal.

Состав исследовательских коллективов:

M. Aravena (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), R. Decarli (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany), F. Walter (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany; Astronomy Department, California Institute of Technology, USA; NRAO), Pete V. Domenici (Array Science Center, USA), R. Bouwens (Leiden Observatory, Leiden, The Netherlands; UCO/Lick Observatory, Santa Cruz, USA), P.A. Oesch (Astronomy Department, Yale University, New Haven, USA), C.L. Carilli (Leiden Observatory, Leiden, The Netherlands; Astrophysics Group, Cavendish Laboratory, Cambridge, UK), F.E. Bauer (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile; Millennium Institute of Astrophysics, Chile; Space Science Institute, Boulder, USA), E. Da Cunha (Research School of Astronomy and Astrophysics, Australian National University, Canberra, Australia; Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology, Hawthorn, Australia), E. Daddi (Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Université Paris Diderot, Orme des Merisiers, France), J. Gónzalez-López (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), R.J. Ivison (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK), D.A. Riechers (Cornell University, 220 Space Sciences Building, Ithaca, USA), I. Smail (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Durham, UK), A.M. Swinbank (Institute for Computational Cosmology, Durham University, Durham, UK), A. Weiss (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Germany), T. Anguita (Departamento de Ciencias Físicas, Universidad Andrés Bello, Santiago, Chile; Millennium Institute of Astrophysics, Chile), R. Bacon (Université Lyon 1, Saint Genis Laval, France), E. Bell (Department of Astronomy, University of Michigan, USA), F. Bertoldi (Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Bonn, Germany), P. Cortes (Joint ALMA Observatory - ESO, Santiago, Chile; NRAO, Pete V. Domenici Array Science Center, USA), P. Cox (Joint ALMA Observatory - ESO, Santiago, Chile), J. Hodge (Leiden Observatory, Leiden, The Netherlands), E. Ibar (Instituto de Física y Astronomía, Universidad de Valparaíso, Valparaiso, Chile), H. Inami (Université Lyon 1, Saint Genis Laval, France), L. Infante (Instituto de Astrofísica, Pontificia Universidad Católica de Chile, Santiago, Chile), A. Karim (Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Bonn, Germany), B. Magnelli (Argelander Institute for Astronomy, University of Bonn, Bonn, Germany), K. Ota (Kavli Institute for Cosmology, University of Cambridge, Cambridge, UK; Cavendish Laboratory, University of Cambridge, UK), G. Popping (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany), P. van der Werf (Leiden Observatory, Leiden, The Netherlands), J. Wagg (SKA Organization, Cheshire, UK), Y. Fudamoto (European Southern Observatory, Garching bei München, Germany; Universität-Sternwarte München, München, Germany), D. Elbaz (Laboratoire AIM, CEA/DSM-CNRS-Universite Paris Diderot, France), S. Chapman (Dalhousie University, Halifax, Nova Scotia, Canada), L.Colina (ASTRO-UAM, UAM, Unidad Asociada CSIC, Spain), H.W. Rix (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany), Mark Sargent (Astronomy Centre, University of Sussex, Brighton, UK), Arjen van der Wel (Max-Planck Institut für Astronomie, Heidelberg, Germany)

K. Sheth (NASA Headquarters, Washington DC, USA), Roberto Neri (IRAM, Saint-Martin d’Hères, France), O. Le Fèvre (Aix Marseille Université, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, France), M. Dickinson (Steward Observatory, University of Arizona, USA), R. Assef (Núcleo de Astronomía, Universidad Diego Portales, Santiago, Chile), I. Labbé (Leiden Observatory, Leiden University, Netherlands), S. Wilkins (Astronomy Centre, University of Sussex, Brighton, UK), J.S. Dunlop (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), R.J. McLure (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), A.D. Biggs (ESO, Garching, Germany), J.E. Geach (University of Hertfordshire, Hatfield, United Kingdom), M.J. Michałowski (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), W. Rujopakarn (Chulalongkorn University, Bangkok, Thailand), E. van Kampen (ESO, Garching, Germany), A. Kirkpatrick (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), A. Pope (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA), D. Scott (University of British Columbia, Vancouver, British Columbia, Canada), T.A. Targett (Sonoma State University, Rohnert Park, California, USA), I. Aretxaga (Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electronica, Mexico), J.E. Austermann (NIST Quantum Devices Group, Boulder, Colorado, USA), P.N. Best (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), V.A. Bruce (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), E.L. Chapin (Herzberg Astronomy and Astrophysics, National Research Council Canada, Victoria, Canada), S. Charlot (Sorbonne Universités, UPMC-CNRS, UMR7095, Institut d’Astrophysique de Paris, Paris, France), M. Cirasuolo (ESO, Garching, Germany), K.E.K. Coppin (University of Hertfordshire, College Lane, Hatfield, United Kingdom), R.S. Ellis (ESO, Garching, Germany), S.L. Finkelstein (The University of Texas at Austin, Austin, Texas, USA), C.C. Hayward (California Institute of Technology, Pasadena, California, USA), D.H. Hughes (Instituto Nacional de Astrofísica, Optica y Electronica, Mexico), S. Khochfar (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), M.P. Koprowski (University of Hertfordshire, College Lane, Hatfield, United Kingdom), D. Narayanan (Haverford College, Haverford, Pennsylvania, USA), C. Papovich (Texas A & M University, College Station, Texas, USA), J.A. Peacock (University of Edinburgh, Royal Observatory, Edinburgh, United Kingdom), B. Robertson (University of California, Santa Cruz, Santa Cruz, California, USA), T. Vernstrom (Dunlap Institute for Astronomy and Astrophysics, University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada), G.W. Wilson (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA) and M. Yun (University of Massachusetts, Amherst, Massachusetts, USA).

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

James Dunlop
University of Edinburgh
Edinburgh, United Kingdom
Email: jsd@roe.ac.uk

Fabian Walter
Max-Planck Institut für Astronomie
Heidelberg, Germany
Email: walter@mpia.de

Manuel Aravena
Núcleo de Astronomía, Facultad de Ingeniería, Universidad Diego Portales
Santiago, Chile
Email: manuel.aravenaa@mail.udp.cl

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 eso1633.

Изображения

Зондирование сверхглубокого хаббловского поля телескопом ALMA
Зондирование сверхглубокого хаббловского поля телескопом ALMA
Зондирование сверхглубокого хаббловского поля телескопом ALMA
Зондирование сверхглубокого хаббловского поля телескопом ALMA
Экстремально глубокое хаббловское поле (The Hubble eXtreme Deep Field)
Экстремально глубокое хаббловское поле (The Hubble eXtreme Deep Field)
Полученное на ALMA глубокое изображение части хаббловского сверхглубокого поля
Полученное на ALMA глубокое изображение части хаббловского сверхглубокого поля
ПОлученное на ALMA глубокое изображение части Hubble Ultra Deep Field
ПОлученное на ALMA глубокое изображение части Hubble Ultra Deep Field

Видео

ALMA probes the Hubble Ultra Deep Field
ALMA probes the Hubble Ultra Deep Field
только на английском

Также смотрите наши