ALMA rozpoznává mladé galaxie rekordní rychlostí

Nejmohutnější projevy hvězdotvorby v mladém vesmíru pozorujeme ve vzdálených galaxiích bohatých na prach. Tyto objekty hrají klíčovou roli v našem chápání vzniku a vývoje galaxií v minulosti vesmíru. Prach je ale zakrývá, a proto je jejich pozorování ve viditelném světle obtížné. Aby astronomové tyto galaxie odhalili, musí použít přístroje schopné zaznamenat elektromagnetické vlny o délce kolem 1 mm. Takovým přístrojem je například pole antén ALMA.

„Astronomové čekali na tato data přes deset let. Výkon dalekohledu ALMA je mimořádný a úplně změnil způsob, jakým tyto galaxie pozorujeme. A to v době pozorování ještě nebyl kompletní,“ říká Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Německo), hlavní autorka článku popisující tato pozorování.

Dosud nejlepší mapa rozložení vzdálených 'zaprášených' galaxií byla vytvořena pomocí zařízení APEX (Atacama Pathfinder Experiment telescope), které provozuje ESO. Tento radioteleskop systematicky prohlédl oblast oblohy o velikosti Měsíce v úplňku a nalezl 126 těchto galaxií [1]. Na záběrech z přístroje APEX však každá galaxie vypadá jako relativně velká difúzní skvrnka. Na ostřejších snímcích stejného místa oblohy ve viditelném světle se proto mohlo uvnitř skvrnky vyskytovat i několik galaxií. Při studii hvězdotvorby v mladém vesmíru však astronomové potřebují vědět přesně, ve které z těchto galaxií se hvězdy tvoří.

Rozhodnutí, která z galaxií je ta správná, však vyžaduje detailnější pohled. A detailnější pohled vyžaduje větší dalekohled. Zatímco APEX tvoří jediná parabolická anténa o průměru 12 m, ALMA využívá několik takových antén, které jsou rozmístěny na velké ploše. Signály z jednotlivých teleskopů jsou kombinovány dohromady a výsledné rozlišení odpovídá obřímu dalekohledu o rozměrech daných vzdáleností antén.  

V průběhu 'První fáze vědeckých pozorování ALMA' členové týmu použili ještě nekompletní teleskop k pozorování stejného pole galaxií, jaké zachycuje mapa přístroje APEX. I když měli k dispozici jen čtvrtinu z celkového počtu 66 antén rozmístěných na vzdálenost pouhých 125 m, potřeboval dalekohled ALMA s třikrát větší citlivostí pouze dvě minuty na odhalení každé jednotlivé galaxie v oblasti 200krát menší, než odpovídá původním flekům na mapě z přístroje APEX. ALMA je tak výrazně výkonnější ve srovnání s ostatními přístroji stejného druhu, takže za pouhých několik hodin činnosti zdvojnásobil celkový počet pozorování tohoto typu provedených v celé historii. 

To členům týmu pomohlo nejen přesně rozpoznat, které galaxie mají oblasti s aktivní tvorbou hvězd, ale v plné polovině případů objevili, že na původní mapě bylo do jedné skvrny spojeno více galaxií s oblastmi hvězdotvorby. Detailní pohled dalekohledem ALMA astronomům umožnil rozlišit jednotlivé galaxie.

„Dříve jsme si mysleli, že nejjasnější z těchto galaxií vytvářejí hvězdy 1000krát rychleji než naše Galaxie, což pro ně znamenalo riziko, že samy sebe ‚rozfoukají‘. Snímky dalekohledu ALMA však odhalily větší počet menších galaxií, kde hvězdy vznikají o něco nižším, přijatelnějším tempem,“ řekl Alexander Karim (Durham University, UK), člen týmu a hlavní autor jednoho z doprovodných článků k provedenému výzkumu.

Výsledkem je první statisticky spolehlivý katalog 'zaprášených' galaxií s mohutnou hvězdotvorbou v mladém vesmíru. Poskytuje důležitý základ pro další průzkum vlastností těchto galaxií na různých vlnových délkách, a to bez rizika špatné interpretace v důsledku zdánlivého splynutí galaxií.

Přes detailnější pohled a mimořádnou citlivost přístroje ALMA plní dalekohledy jako APEX  stále svou úlohu. „APEX je schopen pokrýt mnohem širší oblast na obloze výrazně rychleji než ALMA, a díky tomu je ideálním zařízením pro objevování těchto galaxií. Jakmile víme, kam se máme dívat, můžeme použít pole ALMA k přesnému zaměření,“ dodává Ian Smail (Durham University, UK), spoluautor článku.

Zdroj

Poznámky

[1] Pozorování byla provedena v oblasti označované Chandra Deep Field South (Jižní hluboké pole dalekohledu Chandra), která se nachází v jižním souhvězdí Chemická pec (Fornax). Pole bylo podrobně zkoumáno již řadou dalekohledů, jak pozemních, tak i kosmických. Nové výzkumy pomocí radioteleskopu ALMA rozšiřují tato hluboká pozorování s vysokým rozlišením rovněž do oblasti milimetrových a submilimetrových vln elektromagnetického spektra a doplňují dřívější údaje. 

Další informace

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) je společným projektem Evropy, severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za Evropu financována ESO, za severní Ameriku NSF (National Science Foundation) ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a s NSC (National Science Council of Taiwan) a za východní Asii NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Atacama Pathfinder Experiment (APEX) je společným projektem Max Planck Institut für Radioastronomie (MPIfR, 50 %), Onsala Space Observatory (OSO, 23 %) a European Southern Observatory (ESO, 27 %).

Výzkum byl prezentován v článku “An ALMA Survey of Submillimeter Galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: Source Catalog and Multiplicity” autorů J. Hodge a kol., publikovaném v časopise Astrophysical Journal.

Doprovodný článek “An ALMA survey of submillimetre galaxies in the Extended Chandra Deep Field South: High resolution 870 μm source counts” pojednávající o vícenásobnosti zdrojů v původním katalogu autorů A. Karim a kol. byl prezentován v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (Oxford University).

Složení týmu: J. A. Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie Heidelberg, Německo [MPIA]), A. Karim (Institute for Computational Cosmology, Durham University, UK), I. Smail (Durham), A. M. Swinbank (Durham), F. Walter (MPIA), A. D. Biggs (ESO), R. J. Ivison (UKATC a Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Edinburgh, UK), A. Weiss (Max–Planck Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo), D. M. Alexander (Durham), F. Bertoldi (Argelander–Institute of Astronomy, Bonn University, Německo), W. N. Brandt (Institute for Gravitation and the Cosmos & Department of Astronomy & Astrophysics, Pennsylvania State University, University Park, USA), S. C. Chapman (Institute of Astronomy, University of Cambridge, United Kingdom; Department of Physics and Atmospheric Science, Dalhousie University, Halifax, UK), K. E. K. Coppin (McGill University, Montreal, Kanada), P. Cox (IRAM, Saint–Martin d’Héres, Francie), A. L. R. Danielson (Durham), H. Dannerbauer (University of Vienna, Rakousko), C. De Breuck (ESO), R. Decarli (MPIA), A. C. Edge (Durham), T. R. Greve (University College London, UK), K. K. Knudsen (Department of Earth and Space Sciences, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Švédsko), K. M. Menten (Max-Planck-Institut für Radioastronomie, Bonn, Německo), H.–W. Rix (MPIA), E. Schinnerer (MPIA), J. M. Simpson (Durham), J. L. Wardlow (Department of Physics & Astronomy, University of California, Irvine, USA) a P. van der Werf (Leiden Observatory, Nizozemí).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

• odborný článek
• snímky dalekohledu ALMA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Jacqueline Hodge; Max-Planck-Institut für Astronomie; Heidelberg, Germany; Tel.: +49 6221 528 467; Email: hodge@mpia.de

Alexander Karim; Institute for Computational Cosmology, Durham University; Durham, United Kingdom; Tel.: +49 228 733658 (Christina Stein-Schmitz); Email: alexander.karim@durham.ac.uk

Mark Swinbank; Institute for Computational Cosmology, Durham University; Durham, United Kingdom; Tel.: +44 191 334 3772 (Lindsay Borrero); Email: a.m.swinbank@durham.ac.uk

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

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1318. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.