Komunikat prasowy

Gigantyczne kosmiczne bańki świecą od środka

VLT znalazł centralnie zasilany pierwotny obłok wodoru

17 sierpnia 2011

Obserwacje za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu VLT rzuciły nowe światło na źródło zasilania rzadkich, olbrzymich obłoków świecącego gazu we wczesnym Wszechświecie. Obserwacje pokazują po raz pierwszy, że te gigantyczne „bańki Lyman alfa” – jedne z największych pojedynczych znanych obiektów – muszą być zasilane przez ukryte w nich galaktyki . Wyniki badań ukażą się 18 sierpnia w czasopiśmie „Nature”.

Zespół astronomów wykorzystał należący do ESO Bardzo Duży Teleskop VLT do zbadania nietypowego obiektu, zwanego bańką Lyman-alfa [1]. Te wielkie i bardzo jasne struktury są obserwowane w obszarach wczesnego Wszechświata, w których koncentruje się materia. Naukowcy odkryli, że światło pochodzące od jednej z takich baniek jest spolaryzowane [2]. W życiu codziennym światło spolaryzowane jest wykorzystywane w kinach do tworzenia efektów 3D [3]. Po raz pierwszy udało się zaobserwować światło spolaryzowane w bańce Lyman-alfa, informacja ta pomoże w zrozumieniu w jaki sposób świecą takie bańki.

 “Po raz pierwszy pokazaliśmy, że poświata tego enigmatycznego obiektu jest raczej rozproszonym światłem od jasnych galaktyk ukrytych wewnątrz, aniżeli świeceniem samego gazu.” Wyjaśnia Matthew Hayes (University of Toulouse, Francja), główny autor artykułu.

Bańki Lyman-alpha są jednymi z największych obiektów we Wszechświecie – to gigantyczne obłoki gazu wodorowego, które mogą osiągać średnice kilkuset tysięcy lat świetlnych (kilka razy więcej niż średnica Drogi Mlecznej) i świecić tak mocno, jak najjaśniejsze galaktyki. Zwykle obserwowane są na dużych odległościach, co oznacza, że widzimy je w momencie gdy Wszechświat miał tylko kilka miliardów lat. Z tego powodu są ważne w zrozumieniu w jaki sposób formowały się i ewoluowały galaktyki gdy Wszechświat był młodszy. Niestety źródło tej wielkiej jasności i dokładna natura baniek pozostają niejasne.

Zespół zbadał jedną z pierwszych i największych zaobserwowanych baniek. Znana jest jako LAB-1, odkryto ją w roku 2000, a znajduje się tak daleko, że światło potrzebuje około 11,5 miliarda lat, aby do nas dotrzeć. Ze średnicą około 300 000 lat świetlnych jest także jednym z największych znanych. Dodatkowo zawiera w sobie kilka pierwotnych galaktyk, w tym galaktyki aktywne [4].

Istnieje kilka konkurencyjnych teorii próbujących wyjaśnić bańki Lyman-alfa. Jedna z koncepcji mówi, że świecą gdy chłodny gaz jest przyciągany przez silną grawitację bańki i się nagrzewa. Inny pomysł to świecenie z powodu jasnych obiektów w środku bańki: galaktyk, w których zachodzą gwałtowne procesy gwiazdotwórczy, albo takich, które zawierają żarłoczne czarne dziury pochłaniające materię. Nowe obserwacje pokazują, że to wewnętrzne galaktyki, a nie przyciągany gaz, zasilają LAB-1.

Zespół przetestował dwie teorie sprawdzając czy światło z bańki jest spolaryzowane. Analizując sposób polaryzacji światła astronomowie mogą rozpoznać jakie procesy wytworzyły światło, albo co zdarzyło się na drodze pomiędzy źródłem, a Ziemią. Jeżeli światło jest odbite albo rozproszone, staje się spolaryzowane. Ten subtelny efekt można wykryć bardzo czułymi instrumentami. Pomiar polaryzacji światła z bańki Lyman-alfa jest bardzo dużym wyzwaniem obserwacyjnym z powodu olbrzymiej odległości do obiektu.

 “Tych obserwacji nie udałoby się przeprowadzić bez VLT i jego instrumentu FORS. Potrzebowaliśmy dwóch rzeczy: teleskopu o co najmniej ośmiometrowym zwierciadle, aby zebrać odpowiednio dużo światła, oraz kamery zdolnej mierzyć polaryzację światła. Niewiele obserwatoriów na świecie oferuje taką kombinację.” dodaje Claudia Scarlata (University of Minnesota, USA), współautorka publikacji.

Obserwują swój obiekt przez 15 godzin za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu, zespół stwierdził, że światło z bańki Lyman-alfa LAB-1 jest spolaryzowane w pierścieniu wokół centralnego obszaru oraz że nie występuje polaryzacja w centrum. Taki efekt jest niemal niemożliwy do wytworzenia, jeśli światło pochodziłoby od gazu spadającego po wpływem grawitacji bańki, ale odpowiada sytuacji oczekiwanej dla światła pochodzącego od galaktyk zanurzonych w centralnym obszarze, które następnie zostało rozproszone przez gaz.

Astronomowie planują teraz zbadać więcej tego typu obiektów, aby sprawdzić, czy wyniki uzyskane dla LAB-1 są prawdziwe także dla innych baniek.

Uwagi

[1] Nazwa pochodzi od faktu, że bańki emitują na charakterystycznej długości fali świetlnej, znanej jako promieniowanie „Lyman alfa”, które jest wytwarzane, gdy elektrony w atomach wodoru przechodzą z drugiego na pierwszy, najniższy poziom energetyczny.

[2] Gdy fale świetlne są spolaryzowane, ich składowe pola elektryczne i magnetyczne mają określony kierunek. W świetle niespolaryzowanym orientacja pól jest losowa i nie istnieje preferowany kierunek.

[3] Efekt 3D jest tworzony w momencie gdy lewe i prawe oko widzą nieznacznie różne zdjęcia. Trik używany w kinach 3D opiera się na spolaryzowanym świetle: osobne obrazy o różnej polaryzacji światła są wysyłane do naszego lewego i prawego oka poprzez filtry polaryzacyjne w okularach.

[4] Galaktyki aktywne to takie galaktyki, których jasne jądra są najprawdopodobniej napędzane przez wielkie czarne dziury. Ich jasność pochodzi od materii podgrzewanej w trakcie spadku na czarną dziurę.

Więcej informacji

Wyniki badań zostały zaprezentowane w artykule “Central Powering of the Largest Lyman-alpha Nebula is Revealed by Polarized Radiation” autorstwa Hayes et al., który ukaże się w czasopiśmie “Nature” w wydaniu z 18 sierpnia 2011 roku.

Skład zespołu badawczego: Matthew Hayes (University of Toulouse, Francja oraz Observatory of Geneva, Szwajcaria), Claudia Scarlata (University of Minnesota, USA) oraz Brian Siana (University of California, Riverside, USA).

ESO, Europejskie Obserwatorium Południowe, jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Jest wspierane przez 15 krajów: Austria, Belgia, Brazylia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Holandia, Niemcy, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada Bardzo Duży Teleskop (Very Large Telescope), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest europejskim partnerem dla rewolucyjnego teleskopu ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. ESO planuje obecnie 40-metrowej klasy Ekstremalnie Wielki Teleskop Europejski (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope - E-ELT), który stanie się “największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Publikacja w "Nature"
• Zdjęcia VLT

Kontakt

Dr Matthew Hayes
Institute of Research into Astrophysics and Planetology
University of Toulouse, Toulouse, France
Tel.: +33 5 61 33 28 60
Tel. kom.: +33 7 77 36 10 70
E-mail: matthew.hayes@ast.obs-mip.fr

Dr Claudia Scarlata
Institute for Astrophysics, School of Physics and Astronomy
University of Minnesota, Minneapolis, USA
Tel.: +1 612 626 1811
E-mail: scarlata@astro.umn.edu

Richard Hook
ESO, La Silla, Paranal, E-ELT and Survey Telescopes Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6655
E-mail: rhook@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych