Naukowcy obserwują galaktyki eliptyczne
Galaktyki eliptyczne należą do najstarszych i najbardziej masywnych galaktyk obserwowanych obecnie we wszechświecie. Finansowany ze środków UE projekt ZoomInTheDust, realizowany w ramach programu Horyzont 2020, badał wczesną, przesłoniętą pyłem fazę powstawania galaktyk eliptycznych, aby lepiej zrozumieć mechanizmy odpowiedzialne za intensywne powstawanie gwiazd i ich późniejszą ewolucję. „Wczesne etapy powstawania galaktyk eliptycznych najlepiej jest badać na falach dalekiej podczerwieni/submilimetrowych, gdzie promieniowanie UV/optyczne nowo powstałych formacji jest ponownie przetwarzane przez pył”, mówi dr Mattia Negrello. Uczestnicy projektu wykorzystali obserwacje fal submilimetrowych przeprowadzane przy pomocy Kosmicznego Obserwatorium Herschela Europejskiej Agencji Kosmicznej w ramach prowadzonego przez Uniwersytet w Cardiff badania Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey (H-ATLAS). W badaniu zidentyfikowano odległe, zasłonięte przez pył zalążki galaktyk eliptycznych, a wśród nich te, których obraz jest zniekształcony przez soczewkowanie grawitacyjnie. Zjawisko to, przewidziane przez Alberta Einsteina w teorii względności, jest wynikiem działania pola grawitacyjnego masywnego obiektu, takiego jak galaktyka, które zagina przechodzące promienie świetlne niczym źle zaprojektowana soczewka. Kosmiczne lunety Ponieważ różne fotony docierają do Ziemi, przemieszczając się całkowicie różnymi ścieżkami wokół „soczewki”, czasami widocznych jest kilka obrazów galaktyki, które niekiedy łączą się w pierścieniową strukturę, zwaną pierścieniem Einsteina. Te kilka obrazów stanowi zazwyczaj powiększone wersje galaktyki znajdującej się w tle. „Soczewki grawitacyjne są naturalnymi teleskopami kosmicznymi: pozwalają nam wykrywać słabe, odległe galaktyki i obserwować ich szczegóły”, wyjaśnia dr Negrello. „Poprzez zwiększenie jasności i rozmiaru kątowego źródeł, soczewki grawitacyjne oferują powiększony widok odległego wszechświata”. W projekcie ZoomInTheDust wykorzystano nową metodologię identyfikacji soczewkowania, którą dr Negrello przetestował z użyciem pierwszych danych zebranych przez zespół badawczy H-ATLAS. Do najważniejszych wyników należy największa jak dotąd próba galaktyk zaobserwowanych przy pomocy soczewkowania grawitacyjnego na falach submilimetrowych. Są one wykorzystywane do badania wczesnych etapów powstawania najbardziej masywnych galaktyk we wszechświecie oraz badania właściwości ośrodka międzygwiazdowego w odległym wszechświecie. Wyniki badania pokazują również, że większość najjaśniejszych galaktyk submilimetrowych we wszechświecie to zjawiska soczewkowane, a nie naturalnie superjasne „monstra”, co stanowi nowe ważne ograniczenie dla modeli tworzenia i ewolucji galaktyk. Jak powstają galaktyki W ramach projektu opracowano również kod do modelowania wybranych soczewkowanych galaktyk submilimetrowych, który po raz pierwszy rozszerza najnowocześniejsze metody modelowania soczewek i rekonstrukcji źródeł o dane interferometryczne. Interferometria opiera się na technikach, które nakładają na siebie fale elektromagnetyczne, wykorzystując zjawisko interferencji do wydobywania informacji. Stosując kod do istniejących danych interferometrycznych z soczewkowanych galaktyk H-ATLAS, naukowcy dokonali ponownej oceny poprzednich analiz i dostarczyli bardziej wiarygodnych szacunków współczynnika powiększenia tych galaktyk oraz wielkości i morfologii obszarów tworzenia się gwiazd. Jak twierdzi dr Negrello: „Uważa się, że masywne galaktyki powstają albo w wyniku zderzenia dwóch niezależnie utworzonych galaktyk, albo w wyniku ciągłej akrecji gazu z otoczenia. Chociaż te różne scenariusze są nadal przedmiotem bardzo aktywnej debaty w środowisku astronomicznym, analiza soczewkowanych galaktyk H-ATLAS wydaje się przemawiać za tym drugim sposobem powstawania galaktyk”. Projekt ZoomInTheDust już teraz przynosi korzyści środowisku naukowemu dzięki próbie soczewkowanych galaktyk H-ATLAS, dostarczającej doskonałych celów dla trwających i przyszłych obserwacji, które z niespotykaną szczegółowością badają morfologiczne i dynamiczne właściwości wypełnionych pyłem galaktyk tworzących gwiazdy. „Projekt wyznacza nowe granice w dziedzinie soczewkowania grawitacyjnego, które do tej pory było wyłączną domeną astronomii optycznej i radiowej”, podsumowuje dr Negrello.
Słowa kluczowe
ZoomInTheDust, galaktyki eliptyczne, Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey (H-ATLAS), soczewkowanie grawitacyjne, Kosmiczne Obserwatorium Herschela