Lo Spitzer Space Telescope (SST) è il quarto e ultimo strumento della serie dei Grandi Osservatori della NASA. Lo SST ha seguito l'osservatorio spaziale Hubble (HST), Chandra X-Ray e Compton Gamma Ray Observatories nello spazio il 25 agosto 2003. Collocato in orbita eliocentrica (solare) a strascico terrestre, e operando con una carta di oltre 2,5 anni all'interno della NASA Programma Origins, l'SST ha rivelato la prima luce pubblica nel maggio del 2004, offrendo al mondo una spettacolare vista a infrarossi della grande galassia a spirale frontale M51 a Canes Venatici.
Lord Rosse descrisse per la prima volta M51 come una "nebulosa a spirale" nel 1845. Fu solo quando Edwin Hubble risolse deboli stelle variabili all'interno di un'altra "M" - M31 - che M51 e altre "nebulose a spirale" raggiunsero un rango uguale alla nostra Via Lattea - Galaxy!
Ma nominare una cosa non significa spiegarla. Una delle cose più difficili da spiegare su qualsiasi cosa è "Come è potuto essere quello che è?"
Ben prima del rilascio dell'immagine SST dell'M51, gli astronomi avevano già ricevuto un "avvertimento" su un raro esempio di una classe di oggetti distanti nei cieli - una vasta regione di gas e polvere che brillava debolmente ma incustodita dalla luce stellare - proprio il tipo di studio che potrebbe rivoluzionare il modo in cui gli astronomi comprendono la formazione della galassia. Il programma Origins della NASA ha avuto un grande successo e ora il problema era far avanzare il corridore a casa usando altre fonti di dati ...
In un articolo intitolato "Scoperta di una grande nebulosa gassosa ~ 200 kpc a z = ~ 2,7 con lo Spitzer Space Telescope" (pubblicato il 29 marzo 2005), l'astrofisico Arjun Dey dell'Osservatorio nazionale di astronomia ottica (NOAO) e colleghi di altre organizzazioni ( incluso il centro operativo SST presso il Jet Propulsion Laboratory) ha riunito i dati attraverso la metà inferiore dello spettro em - dalla radio alla luce visibile - per dipingere un quadro della formazione iniziale di ammassi di galassie associato a questa eccitata (ed eccitante) regione di polvere e il gas si trova a circa 11,3 BLY nel tempo e nello spazio.
Nelle parole del team, "Segnaliamo la scoperta di una nebulosa spazialmente estesa molto grande associata a una sorgente luminosa a infrarossi medi". Per te e per me ciò significa che hanno scoperto "molto tempo fa, e l'utero lontano della nascita galattica precoce".
L'oggetto (SST24 J1434110 + 331733) è stato originariamente mappato utilizzando i rivelatori MIPS e IRAC dell'SST durante un rilevamento a infrarossi medi della costellazione della primavera Bootes alla fine di gennaio 2004. Dopo la riduzione dei dati da parte del personale JPL, è diventato chiaro che SST24 poteva offrire intuizioni estremamente significative in quella misteriosa era di dispiegamento galattico quando le giovani galassie sono inserite nella materia della formazione stellare. Ma per penetrare in queste cose sarebbe necessario espandere l'immagine della regione usando la luce di tutto lo spettro.
In parte la necessità di avere altri sguardi su SST24 è stata dettata dall'apertura limitata dello specchio da 0,84 metri di SST e da quelle lunghe lunghezze d'onda associate alla luce infrarossa. Nel migliore dei casi, l'SST ha rivelato il terzo centrale della nebulosità. (Gli strumenti a bordo dell'SST sono limitati a una risoluzione di dettaglio di 6 secondi d'arco.) Tre rilevatori di bordo (la telecamera a infrarossi array -IRAC, lo spettrografo a infrarossi - IRS e il fotometro a imaging multibanda per Spitzer - MIPS) e analizzano la luce a infrarossi da medio a lontano lunghezze d'onda infrarosse (3,6-160 micrometri).
Sebbene la luce osservata usando i tre strumenti SST provenga principalmente da oggetti "caldi" (gas e polvere), la luce proveniente da fonti quasi ottiche può essere vista anche dopo uno spostamento espansivo del rosso su vaste distanze. È interessante notare che una particolare linea luminosa in quella stessa "luce quasi ottica" è stata contrassegnata per la prima volta per uso astronomico dall'astrofisico Lyman Spitzer - omonimo della stessa SST - uno dei principali sostenitori dell'astronomia a infrarossi del XX secolo.
Insieme ai dati di altri strumenti, Dey e il suo team hanno messo insieme un caso convincente per un nucleo galattico attivo (AGN) all'interno di SST24. Se verificato, un tale AGN dimostrerebbe che i buchi neri svolgono un ruolo importante nella prima evoluzione della galassia. Un esempio del genere potrebbe benissimo rivoluzionare la nostra comprensione della formazione della galassia rendendo l'AGN più la causa - piuttosto che l'effetto - della formazione del gruppo di galassie ...
I dati visivi utilizzati dal team associato a SST24 sono stati raccolti utilizzando i telescopi da 4 me 2,1 m del NOAO a Kitt Peak, in Arizona. Questi strumenti hanno migliorato la risoluzione SST di un fattore di quasi otto volte. Altri dati disponibili in luce ottica hanno esteso il quadro della produzione di energia di SST24. Durante i mesi di maggio e giugno 2004, le informazioni spettrografiche sull'SST24 (insieme agli oggetti in primo piano e sullo sfondo) sono state raccolte in strisce di 1 arco al secondo finemente calibrate e orientate con precisione attraverso lo strumento Keck I da 10 metri su Mauna Kea, Hawaii.
Dall'estratto del documento, "La sorgente luminosa a infrarossi medi è stata rilevata per la prima volta nelle osservazioni fatte usando il telescopio spaziale Spitzer. I dati di imaging a banda larga esistenti del NOAO Deep Wide-Field Survey hanno rivelato che la sorgente a infrarossi medi è associata a una controparte ottica diffusa, estesa nello spazio ... Spettroscopia e ulteriore imaging ... rivela che la sorgente ottica è quasi una nebulosa a emissione di linea con poca o nessuna, emissione continua diffusa rilevabile. "
In genere, le galassie mature mostrano uno spettro completo di luce generata dalle radiazioni del corpo nero da fotosferi stellari. Tali spettri a banda larga sono generalmente rinforzati da linee di emissione strette e luminose associate all'eccitazione atomica. Ma lo spettro di SST24 è dominato da una singola banda stretta di radiazione. Quella banda - sebbene spostata in rosso di circa 3,7 volte a causa della recessione dell'11,3 BLY - si associa alla frequenza "Lyman Alpha" emessa dal gas idrogeno. Di solito tali nuvole di Lyman-alfa si irradiano per stimolazione da quasar di fondo distanti. Ma nel caso di SST24, potrebbe essere coinvolto un altro meccanismo: una fonte di buco nero all'interno della nebulosa stessa.
Nel mettere insieme la struttura di SST24, il team scientifico ha determinato che la sua AGN è spostata dal centro della nuvola di quasi un decimo della sua estensione. Anche se non è chiaro quale impatto questo offset abbia sulla formazione di galassie, il fatto deve essere incorporato nel modo in cui modelleremo la formazione del gruppo di galassie in futuro.
I cambiamenti di spettro nella luce alfa di Lyman indicano anche che la regione centrale di 100 KLY di SST24 ruota lentamente e contiene l'equivalente in massa di circa 6 trilioni di soli - circa 5 volte quello delle nostre galassie della Via Lattea e Whirlpool (M51) messe insieme. SST24 include una regione di spazio che comprende facilmente l'intera Via Lattea e tutte e dodici le galassie satellitari.
Ma SST24 non è totalmente privo di formazione stellare. Il team riferisce che "una giovane stella che forma galassia si trova vicino all'estremità settentrionale della nebulosa". Quella galassia è arrossata dalla polvere, ha lo stesso spostamento del rosso della radiazione Lyman-alfa, oltre alla radiazione a banda larga associata alla formazione stellare. Questa galassia non dà alcuna indicazione di avere un AGN. Per questo motivo potremmo presto apprendere che gli AGN potrebbero non svolgere un ruolo essenziale per la formazione di tutte le galassie.
Sebbene l'esame a radiofrequenza di SST24 sia difficile (a causa di problemi di risoluzione a lunghezze d'onda lunghe), il team sottolinea che il suo rapporto di densità da infrarossi medi a onde radio, "mostra una notevole somiglianza con le galassie stellari ..." Per questo motivo parti di SST24 il tappeto sta attraversando un'era di rapida evoluzione stellare che potrebbe rapidamente portare alla rivelazione di una galassia in piena regola ricca di stelle luminose riproduttori ...
SST24 non è l'unica nuvola Lyman-alpha mai rilevata, ma quei pochi scoperti sono ritenuti straordinari dal team scientifico: “La rarità di queste nuvole lyman-alpha> 100kpc, la loro associazione con potenti AGN e overdensity della galassia, e la loro energia suggeriscono tutte che queste regioni sono i siti di formazione delle galassie più grandi. In tal caso, comprendere le condizioni fisiche e l'energetica di questi sistemi può fornire importanti spunti di riflessione sul massiccio processo di formazione della galassia. "
Scritto da Jeff Barbour
