Nejlepší snímek kolidujících galaxií ve vzdáleném vesmíru

Slavný detektiv Sherlock Holmes používal lupu k odhalování drobných ale podstatných důkazů. Astronomové zkombinovali výkon mnoha pozemních i kosmických [1] dalekohledů a s pomocí mohutné kosmické lupy vyšetřovali případ překotné tvorby hvězd v mladém vesmíru. 

„Astronomové jsou často ve svých výzkumech limitování možnostmi dalekohledů. Ale v některých případech jsou jejich schopnosti značně vylepšeny přírodními čočkami, které jim poskytuje vesmír sám,“ vysvětluje hlavní autor studie Hugo Messias (Universidad de Concepción, Chile; Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portugalsko). „Albert Einstein ve své obecné teorii relativity předpověděl, že světelný paprsek se kolem objektu s danou hmotností nešíří po přímce, ale je zakřiven podobně, jako když prochází běžnou lupou.“   
 
Tyto kosmické lupy vznikají díky koncentracím hmoty, jako jsou galaxie nebo kupy galaxií, které díky své mohutné gravitaci zakřivují paprsky světla přicházející z objektů ležících ještě dále. Tomuto jevu se říká gravitační čočka. Díky zvětšovací schopnosti této lupy pak astronomové mohou zkoumat objekty, které by jinak byly nepozorovatelné, a srovnat například velmi vzdálené galaxie mladého vesmíru s těmi nedalekými, současnými.

Ale aby tyto gravitační čočky pracovaly, jak astronomové potřebují, je nutné, aby čočkující galaxie (objekt způsobující efekt gravitační čočky) a sledovaný objekt v pozadí ležely co nejblíže spojnice s pozorovatelem.

„Takto přesná uspořádání jsou poměrně vzácná a je obtížné je identifikovat,“ dodává Hugo Messias. „Nedávné studie však ukázaly, že s pomocí pozorování v daleké infračervené oblasti a v pásmu milimetrových vln je možné tyto případy hledat mnohem efektivněji.“

Galaxie H-ATLAS J142935.3-002836 (zkráceně H1429-0028) je jedním z těchto případů a byla objevena v rámci přehlídky H-ATLAS (Herschel Astrophysical Terahertz Large Area Survey). Ačkoliv tento objekt je ve viditelném světle velmi slabý, v infračerveném pásmu patří vůbec k nejjasnějším objektům zobrazeným gravitační čočkou. A to přesto, že tuto galaxii pozorujeme tak, jak vypadala v době, kdy stáří vesmíru bylo poloviční ve srovnání s dneškem.

Když se ukázalo, že se tento objekt nachází takřka na hranici možného, zahájil mezinárodní tým rozsáhlou kampaň, při které byla využita řada nejvýkonnějších dalekohledů jak na povrchu Země tak na oběžné dráze. Aby poodhalili tajemství tohoto neobvyklého objektu, zapojily se do výzkumu tyto observatoře: Hubble Space Telescope (HST, NASA/ESA), ALMA, Keck Observatory, Karl Jansky Very Large Array (JVLA) a další.

Snímky z HST a dalekohledu Keck odhalily prstenec světla obepínající galaxii v popředí, který vzniká v důsledku vzniku efektu gravitační čočky. Tyto záběry s vysokým rozlišením rovněž ukázaly, že čočkující galaxii (podobající se naší Galaxii) pozorujeme zboku a že díky mohutným oblakům prachu, které obsahuje, částečně blokuje průchod světla z objektů v pozadí.  

Toto stínění však nepředstavuje žádný problém pro radioteleskopy ALMA a JVLA, jelikož ty pozorují oblohu na vlnových délkách, které zůstávají přítomným prachem téměř nedotčené. Využitím kombinovaných dat členové týmu objevili, že pozorovaný objekt v pozadí je ve skutečnosti dvojice galaxií, u kterých dochází ke vzájemné kolizi. A od tohoto okamžiku začaly hrát radioteleskopy ALMA a JVLA klíčovou roli při dalším výzkumu tohoto objektu.

Pozorování provedená radioteleskopem ALMA se soustředila na hledání oxidu uhelnatého, který umožňuje provést detailní průzkum mechanismů vzniku hvězd v galaxiích. Rovněž se podařilo změřit rychlost pohybu hmoty u tohoto vzdáleného objektu, což bylo velmi důležité. Díky tomuto měření bylo možné potvrdit, že gravitační čočkou zobrazený objekt je skutečně dvojice galaxií, ve kterých se díky vzájemné kolizi rodí stovky nových hvězd za rok. Navíc jedna z galaxií stále jeví známky rotace, a to znamená, že před kolizí utvářela rotující disk.

Tento systém kolidujících galaxií nápadně připomíná jiný, mnohem bližší objekt, známý pod jménem galaxie Antény (Antennae Galaxies). Jedná se o působivý případ kolize dvou galaxií, u kterých se předpokládá, že obě měly před setkáním tvar disku. Zatímco v galaxiích Antény se hvězdy rodí rychlostí jen několika desítek hmotností Slunce za rok, v galaxiích H1429-0028 se za stejné období zformuje do podoby hvězd až 400krát více plynu. 
 
Rob Ivison (vědecký ředitel ESO) a spoluautor práce dodává: “ALMA nám umožnila tuto hádanku vyřešit. Poskytla nám informace o rychlosti pohybu plynu v galaxiích, což nám umožnilo odlišit od sebe části jednotlivých galaxií a odhalit tak typické známky kolize. Tato studie zachytila kolizi galaxií při činu, v okamžiku začíná mohutná epizoda formování nových hvězd.“

Zdroj

Poznámky

Mezi dalekohledy, které pomohly získat důkazy a rozluštit tuto záhadu byly i tři dalekohledy ESO — ALMA, APEX a VISTA. Do výzkumu se zapojily tyto další teleskopy: NASA/ESA Hubble Space Telescope, Gemini South telescope, Keck-II telescope, NASA Spitzer Space Telescope, Jansky Very Large Array, CARMA, IRAM a SDSS a WISE.

Další informace

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA 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.

Výzkum byl prezentován v článku "Herschel-ATLAS and ALMA HATLAS J142935.3-002836, a lensed major merger at redshift 1.027" autorů Hugo Messias a kol., který byl publikován 26. srpna 2014 ve vědeckém časopise Astronomy & Astrophysics.

Složení týmu: Hugo Messias (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile; Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portugalsko), Simon Dye (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, UK), Neil Nagar (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Gustavo Orellana (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), R. Shane Bussmann (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Jae Calanog (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA), Helmut Dannerbauer (Universität Wien, Institut für Astrophysik, Rakousko), Hai Fu (Astronomy Department, California Institute of Technology, USA), Edo Ibar (Pontificia Universidad Católica de Chile, Departamento de Astronomía y Astrofísica, Chile), Andrew Inohara (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA), R. J. Ivison (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, UK; ESO, Garching, Německo), Mattia Negrello (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Itálie), Dominik A. Riechers (Astronomy Department, California Institute of Technology, USA; Department of Astronomy, Cornell University, USA), Yun-Kyeong Sheen (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Simon Amber (The Open University, Milton Keynes, UK), Mark Birkinshaw (H. H. Wills Physics Laboratory, University of Bristol, UK; Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA), Nathan Bourne (School of Physics and Astronomy, University of Nottingham, UK), Dave L. Clements (Astrophysics Group, Imperial College London, UK), Asantha Cooray (Department of Physics & Astronomy, University of California, USA; Astronomy Department, California Institute of Technology, USA), Gianfranco De Zotti (INAF, Osservatorio Astronomico di Padova, Itálie), Ricardo Demarco (Universidad de Concepción, Barrio Universitario, Chile), Loretta Dunne (Department of Physics and Astronomy, University of Canterbury, Nový Zéland; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, UK), Stephen Eales (School of Physics and Astronomy, Cardiff University,UK), Simone Fleuren (School of Mathematical Sciences, University of London, UK), Roxana E. Lupu (Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania, USA), Steve J. Maddox (Department of Physics and Astronomy, University of Canterbury, New Zealand; Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, UK), Michał J. Michałowski (Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory, UK), Alain Omont (Institut d’Astrophysique de Paris, UPMC Univ. Paris, Francie), Kate Rowlands (School of Physics & Astronomy, University of St Andrews, UK), Dan Smith (Centre for Astrophysics Research, Science & Technology Research Institute, University of Hertfordshire, UK), Matt Smith (School of Physics and Astronomy, Cardiff University,UK) and Elisabetta Valiante (School of Physics and Astronomy, Cardiff University, UK).

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
• více informací - ALMA 
• snímky - ALMA
• videa - ALMA
• božura - ALMA
• film 'ALMA — In Search of our Cosmic Origins'
• fotokniha - ALMA 'In Search of our Cosmic Origins – The Construction of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array'
• další tiskové zprávy - 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

Hugo Messias; Universidad de Concepción, Chile / Centro de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Lisboa, Portugal; Tel.: +351 21 361 67 47/30; Email: hmessias@oal.ul.pt

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 eso1426. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.