Gli scienziati usano la galassia come un “telescopio spaziale” per studiare il cuore del giovane universo

La descrizione dell’artista mostra come un ammasso di galassie (lens cluster) agisca come una lente gravitazionale che ingrandisce և diffonde la luce di una galassia di fondo. Ciò si traduce in un’immagine proiettata (indicata nel pannello rettangolare) che è più luminosa e più facile da rilevare con un telescopio. Ciò ha consentito agli astronomi di utilizzare lo strumento KCWI dell’Osservatorio Keck per ingrandire l’immagine proiettata, per mappare il gas di due DLA giganti che sono due terzi delle dimensioni della Via Lattea. Credito: Osservatorio WM Keck / Adam Makarenko

Il nuovo strumento unico, combinato con un potente telescopio e un piccolo aiuto dalla natura, ha permesso ai ricercatori di osservare le piantagioni galattiche nel cuore del giovane universo.

Circa 13,8 miliardi di anni fa, dopo il Big Bang, l’universo primordiale era pieno di enormi nubi di gas neutro diffuso note come sistemi Damped Lyman-α o DLA. Questi DLA fungevano da vivai galattici mentre i gas all’interno evaporavano lentamente per formare stelle e galassie. Si possono vedere ancora oggi, ma non è facile.

“I DLA sono la chiave per capire come si formano le galassie nello spazio, ma di solito sono difficili da osservare perché le nuvole sono così sparse da non emettere luce”, ha affermato Rongmon Bordolo, assistente professore di fisica alla North Carolina State University. համապատասխան Autore rilevante della ricerca.

Gli astrofisici ora usano i quasar, enormi cavità che emettono luce come “controluce” per rilevare le nuvole DLA. E mentre questo metodo consente ai ricercatori di individuare le posizioni DLA, la luce del quasar agisce solo come piccoli spiedini attraverso un’enorme nuvola, ostacolando il loro sforzo complessivo tra dimensioni e massa.

Ma John O’Meara, scienziato capo del WM Keck Observatory di Camuella, Hawaii, ha trovato un modo per risolvere il problema utilizzando una galassia a lente gravitazionale (spettroscopia di campo integrata per osservare due DLA) che ospita galassie intorno a te. 11 miliardi di anni fa, non molto tempo dopo il Big Bang.

“Le galassie con lente gravitazionale si riferiscono a galassie che sembrano essere allungate e illuminate”, afferma Bordolo. “Questo perché c’è una massa gravitazionale davanti alla galassia che piega la luce proveniente da essa mentre si muove verso di noi. Quindi guardiamo finalmente alla versione estesa dell’oggetto. è come usare un telescopio spaziale che ingrandisce. : ci dà un’idea migliore.

“Il vantaggio di questo è due. uno, l’oggetto di sfondo è esteso nel cielo և luminoso, quindi è facile effettuare letture spettrali in diverse parti dell’oggetto. In secondo luogo, poiché l’obiettivo allunga l’oggetto, è possibile visualizzare scale molto piccole. Ad esempio, se un oggetto è largo un anno luce, possiamo studiare piccoli frammenti con una fedeltà molto elevata. ”

Le letture dello spettro consentono agli astrofisici di “vedere” elementi nello spazio profondo che non sono visibili ad occhio nudo, come DLA di gas sparsi e potenziali galassie all’interno. La raccolta delle letture è solitamente un processo lungo e arduo. Tuttavia, il team ha risolto questo problema eseguendo la spettroscopia di campo integrata utilizzando il Keck Cosmic Web Imager.

La spettroscopia di campo integrata ha consentito ai ricercatori di ottenere uno spettro da ciascun pixel del cielo bersaglio, rendendo molto efficiente la spettroscopia di un oggetto celeste espanso. Questa innovazione, combinata con una galassia con lenti gravitazionali allungate e illuminate, ha permesso al team di mappare il gas DLA sparso nel cielo con elevata precisione. Usando questo metodo, i ricercatori sono stati in grado di determinare non solo la dimensione dei due DLA, ma anche il fatto che entrambi contengono galassie ospiti.

“Ho passato la maggior parte della mia carriera ad aspettare questa combinazione della potenza dello strumento telescopio e strumento, la natura ci sta fornendo alcune equazioni fortunate per esplorare non uno, ma due DLA con nuove ricche uova”, afferma O’Meara. “È meraviglioso vedere la scienza realizzata”.

A proposito, i DLA sono enormi. Con un diametro di oltre 17,4 kilopar, ora sono più di due terzi delle dimensioni della Via Lattea. Per fare un confronto, 13 miliardi di anni fa una tipica galassia avrebbe un diametro inferiore a 5 kilopar. Un parsec è 3,26 anni luce e un kiloparsec è 1000 parsec, quindi ci vorrebbero circa 56.723 anni luce per passare attraverso ciascun DLA.

“Ma per me, la cosa più meravigliosa dei DLA che abbiamo osservato è che non sono unici. Sembrano avere somiglianze nella struttura, che è stato scoperto che entrambe contengono galassie ospiti, e la loro massa indica che contengono carburante sufficiente per la prossima generazione. “Formazione stellare”, dice Bordolo. “Con questa nuova tecnologia a nostra disposizione, saremo in grado di studiare in modo più approfondito come si sono formate le stelle nell’universo primordiale”.

L’opera appare su una rivista Natura:.


Il nuovo metodo risolve il mistero di 40 anni sulle dimensioni delle galassie ombra


Informazioni aggiuntive.
Rongmon Bordolo, Solving HI in sistemi Lyman-α sbiaditi che forniscono formazione stellare; Natura: (2022). DOI: 10.1038 / s41586-022-04616-1: www.nature.com/articles/s41586-022-04616-1:

Fornito dalla North Carolina State University

Citazione:I ricercatori usano la galassia come un “telescopio spaziale” per studiare il cuore del giovane universo (2022, 18 maggio), ripresa il 19 maggio 2022 https://phys.org/news/2022-05-galaxy-cosmic-telescope -cuore da. giovane.html:

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