O Telescópio Espacial Spitzer (SST) é o quarto e último instrumento da série Grandes Observatórios da NASA. O SST seguiu para o espaço os observatórios do Telescópio Espacial Hubble (HST), Chandra X-Ray e Compton Gamma Ray no dia 25 de agosto de 2003. Colocado em órbita heliocêntrica (solar), que segue a Terra, e trabalhando sob uma carta de mais de 2,5 anos dentro da NASA Programa Origens, o SST revelou a primeira luz pública em maio de 2004 - dando ao mundo uma visão infravermelha espetacular da grande galáxia espiral M51 em Canes Venatici.
Lord Rosse descreveu M51 pela primeira vez como uma "nebulosa espiral" em 1845. Não foi até Edwin Hubble resolver estrelas fracas dentro de outro "M" - M31 - que M51 e outras "nebulosas espirais" alcançaram uma classificação igual à nossa própria Via Láctea - galáxia!
Mas nomear uma coisa não é explicá-la. Uma das coisas mais difíceis de explicar sobre algo é "Como chegou a ser o que é?"
Bem antes do lançamento da imagem da M51 da SST, os astrônomos já haviam recebido um alerta sobre um raro exemplo de uma classe de objetos distantes nos céus - uma região extensa de gás e poeira brilhando fracamente, mas sem a presença de luz estelar - exatamente o tipo de estudo que poderia revolucionar a maneira como os astrônomos entendem a formação de galáxias. O Programa Origens da NASA fez um grande sucesso e agora o problema era levar o corredor para casa usando outras fontes de dados ...
Em um artigo intitulado "Descoberta de uma grande nebulosa gasosa de ~ 200kpc em z = ~ 2,7 com o Telescópio Espacial Spitzer" (publicado em 29 de março de 2005), o astrofísico Arjun Dey do Observatório Nacional de Astronomia Óptica (NOAO) e colegas de outras organizações ( incluindo o centro de operações da SST no Laboratório de Propulsão a Jato) reuniu dados da metade inferior do espectro em - rádio para luz visível - para pintar uma imagem da formação inicial de aglomerados de galáxias associada a essa excitada (e emocionante) região de poeira e gás localizado a cerca de 11,3 BLY's de distância no tempo e no espaço.
Nas palavras da equipe, "relatamos a descoberta de uma nebulosa espacialmente extensa muito grande associada a uma fonte luminosa de infravermelho médio". Para você e para mim, isso significa que eles descobriram "há muito tempo, e muito longe, o útero do nascimento galáctico precoce".
O objeto (SST24 J1434110 + 331733) foi originalmente mapeado usando os detectores MIPS e IRAC da SST durante uma pesquisa no infravermelho médio da constelação de primavera Bootes no final de janeiro de 2004. Após a redução de dados pelo pessoal da JPL, ficou claro que o SST24 poderia oferecer alguns insights extremamente significativos sobre a misteriosa era do desenvolvimento galáctico, quando galáxias jovens estão escondidas nas coisas da formação estelar. Mas para penetrar nessas coisas seria necessário expandir a imagem da região usando luz de todo o espectro em.
Em parte, a necessidade de ter outros olhares para o SST24 foi motivada pela abertura limitada do espelho de 0,84 metros do SST e pelos longos comprimentos de onda associados à luz infravermelha. Na melhor das hipóteses, o SST revelou o terço central da nebulosidade. (Os instrumentos a bordo do SST estão limitados a uma resolução detalhada de 6 segundos de arco.) Três detectores a bordo (a câmera infravermelha de matriz -IRAC, espectrômetro infravermelho - IRS e fotômetro de imagem multibanda para Spitzer - MIPS) e analisam a luz infravermelha no meio para o longe de comprimentos de onda infravermelhos (3,6-160 micrômetros).
Embora a luz observada usando os três instrumentos SST se origine principalmente de objetos “quentes” (gases e poeira), a luz de fontes quase ópticas também pode ser vista após o desvio de vermelho expansivo em longas distâncias. Curiosamente, uma linha brilhante específica nessa mesma “luz quase óptica” foi sinalizada pela primeira vez para uso astronômico pelo astrofísico Lyman Spitzer - homônimo do próprio SST - um dos principais defensores da astronomia infravermelha no século XX.
Associado a dados de outros instrumentos, Dey e sua equipe reuniram um argumento convincente para um núcleo galáctico ativo (AGN) dentro do SST24. Se verificado, um AGN demonstraria que os buracos negros desempenham um papel importante na evolução inicial da galáxia. Esse exemplo pode muito bem revolucionar nossa compreensão da formação de galáxias, tornando a AGN mais a causa - e não o efeito - da formação de grupos de galáxias ...
Os dados visuais usados pela equipe associada ao SST24 foram coletados usando os telescópios de 4m e 2,1m do NOAO em Kitt Peak, Arizona. Esses instrumentos melhoraram a resolução SST por um fator de quase oito vezes. Outros dados disponíveis na luz óptica ampliaram a imagem da produção de energia do SST24. Durante maio e junho de 2004, informações espectrográficas sobre o SST24 (juntamente com objetos de primeiro plano e de fundo) foram coletadas em tiras de 1 arco segundo afinadas com precisão e orientadas com precisão através do instrumento Keck I de 10 metros em Mauna Kea, Havaí.
Do resumo do artigo, "A fonte brilhante de infravermelho médio foi detectada pela primeira vez em observações feitas usando o Telescópio Espacial Spitzer. Os dados de imagem de banda larga existentes no NOAO Deep Wide-Field Survey revelaram que a fonte de infravermelho médio está associada a uma contraparte óptica difusa, com extensão espacial,… Espectroscopia e outras imagens… revelam que a fonte óptica é quase uma nebulosa emissora de linhas puramente com pouca ou nenhuma emissão difusa detectável e contínua. ”
Normalmente, as galáxias maduras exibem um espectro completo de luz gerada pela radiação do corpo negro das fotosferas estelares. Tais espectros de banda larga são geralmente reforçados por linhas estreitas e brilhantes de emissão associadas à excitação atômica. Mas o espectro do SST24 é dominado por uma única faixa estreita de radiação. Essa banda - embora tenha mudado de vermelho cerca de 3,7 vezes devido a 11,3 BLY de recessão - associa-se à frequência "Lyman Alpha" emitida pelo gás hidrogênio. Geralmente, essas nuvens Lyman-alfa irradiam por estimulação de quasares distantes do fundo. Mas no caso do SST24, outro mecanismo pode estar envolvido - uma fonte de buraco negro dentro da própria nebulosa.
Ao reunir a estrutura do SST24, a equipe científica determinou que seu AGN é deslocado do centro da nuvem em quase um décimo da extensão total da nuvem. Embora não esteja claro qual o impacto desse deslocamento na formação de galáxias, o fato deve ser incorporado à forma como modelamos a formação de grupos de galáxias no futuro.
As mudanças espectrográficas na luz alfa de Lyman também indicam que a região central de 100 KLY do SST24 gira lentamente e contém o equivalente em massa de cerca de 6 trilhões de sóis - cerca de 5x do que as nossas próprias galáxias da Via Láctea e Whirlpool (M51) combinadas. O SST24 inclui uma região do espaço que abrange facilmente toda a Via Láctea e todas as doze galáxias satélites.
Mas o SST24 não é totalmente desprovido de formação de estrelas. A equipe relata que "uma jovem estrela formando galáxia fica perto do extremo norte da nebulosa". Essa galáxia é avermelhada pela poeira, tem o mesmo desvio para o vermelho da radiação Lyman-alfa, além da radiação de banda larga associada à formação de estrelas. Esta galáxia não dá indicação de ter um AGN. Por causa disso, podemos aprender em breve que os AGNs podem não ter um papel essencial na formação de todas as galáxias.
Embora o exame de SST24 por radiofrequência seja difícil (devido a problemas de resolução em comprimentos de onda longos), a equipe ressalta que sua taxa de densidade de infravermelho médio para onda de rádio "mostra uma notável semelhança com galáxias de explosão estelar ..." Por esse motivo, partes do SST24 Ele está passando por uma era de rápida evolução estelar que pode rapidamente levar à revelação de uma galáxia completa, rica em estrelas luminosas de criadores…
O SST24 não é a única nuvem Lyman-alfa já detectada, mas os poucos descobertos são considerados extraordinários pela equipe científica: “A raridade dessas nuvens lyman-alpha de> 100kpc, sua associação com poderosas superdensidades de AGN e galáxia, e sua energia, todas sugerem que essas regiões são os locais de formação das galáxias mais massivas. Nesse caso, entender as condições físicas e energéticas desses sistemas pode fornecer informações importantes sobre o processo maciço de formação de galáxias. ”
Escrito por Jeff Barbour
