El telescopio espacial Spitzer (SST) es el cuarto y último instrumento de la serie Great Observatories de la NASA. El SST siguió al Observatorio del Telescopio Espacial Hubble (HST), los Rayos X Chandra y los Rayos Gamma Compton al espacio el 25 de agosto de 2003. Colocado en órbita heliocéntrica (solar) con seguimiento de la Tierra, y trabajando bajo un estatuto de más de 2.5 años dentro de la NASA. Origins Program, el SST reveló la primera luz pública en mayo de 2004, dando al mundo una vista infrarroja espectacular de la gran galaxia espiral M51 en Canes Venatici.
Lord Rosse describió por primera vez a M51 como una "nebulosa espiral" en 1845. No fue hasta que Edwin Hubble resolvió las débiles estrellas variables dentro de otra "M" - M31 - que M51 y otras "nebulosas espirales" alcanzaron un rango igual a nuestra propia Vía Láctea - Galaxy!
Pero nombrar una cosa no es explicarla. Una de las cosas más difíciles de explicar sobre algo es "¿Cómo llegó a ser lo que es?"
Mucho antes del lanzamiento de la imagen de SST de M51, los astrónomos ya habían recibido una "advertencia" en una rara instancia de una clase de objetos distantes en los cielos, una región expansiva de gas y polvo que brilla tenuemente pero desatendida por la luz estelar. justo el tipo de estudio que podría revolucionar la forma en que los astrónomos entienden la formación de galaxias. El Programa Origins de la NASA había tenido un gran éxito y ahora el problema era hacer avanzar al corredor a su casa utilizando otras fuentes de datos ...
En un artículo titulado "Descubrimiento de una gran nebulosa gaseosa ~ 200kpc en z = ~ 2.7 con el telescopio espacial Spitzer" (publicado el 29 de marzo de 2005), el astrofísico Arjun Dey del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO) y colegas de otras organizaciones ( incluido el centro de operaciones de SST en el Laboratorio de Propulsión a Chorro) reunió datos de la mitad inferior del espectro em - radio a luz visible - para pintar una imagen de la formación temprana del cúmulo de galaxias asociado con esta región excitada (y emocionante) de polvo y gas ubicado a unos 11.3 BLY's en tiempo y espacio.
En palabras del equipo, "Reportamos el descubrimiento de una nebulosa espacialmente extendida muy grande asociada con una fuente luminosa de infrarrojo medio". Para usted y para mí eso significa que descubrieron "hace mucho tiempo, y muy lejos el útero del nacimiento galáctico temprano".
El objeto (SST24 J1434110 + 331733) se mapeó originalmente usando los detectores MIPS e IRAC del SST durante una encuesta infrarroja media de la constelación de Bootes de primavera a fines de enero de 2004. Después de la reducción de datos por parte del personal de JPL, quedó claro que SST24 podría ofrecer algunos ideas extremadamente significativas sobre esa misteriosa era de desarrollo galáctico cuando las galaxias jóvenes están instaladas en el material de la formación estelar. Pero penetrar estas cosas requeriría expandir la imagen de la región usando luz de todo el espectro de em.
En parte, la necesidad de tener otras miradas en SST24 fue impulsada por la apertura limitada del espejo de 0,84 metros de SST y esas largas longitudes de onda asociadas con la luz infrarroja. En el mejor de los casos, el SST reveló el tercio central de la nebulosidad. (Los instrumentos a bordo del SST están limitados a una resolución detallada de 6 segundos de arco). Tres detectores integrados (la cámara de matriz de infrarrojos IRAC, el espectrógrafo de infrarrojos IRS y el fotómetro de imágenes multibanda para Spitzer MIPS) analizan la imagen infrarroja en el medio a lejos -longitudes de onda infrarrojas (3.6-160 micrómetros).
Aunque la luz observada usando los tres instrumentos SST se origina principalmente de objetos "cálidos" (gases y polvo), la luz de fuentes casi ópticas también se puede ver después del desplazamiento al rojo expansivo a grandes distancias. Curiosamente, una línea brillante particular en esa misma "luz casi óptica" fue marcada por primera vez para uso astronómico por el astrofísico Lyman Spitzer, homónimo del SST, uno de los principales defensores de la astronomía infrarroja del siglo XX.
Junto con los datos de otros instrumentos, Dey y su equipo elaboraron un caso convincente para un núcleo galáctico activo (AGN) dentro de SST24. Si se verifica, tal AGN demostraría que los agujeros negros juegan un papel importante en la evolución temprana de la galaxia. Tal ejemplo puede muy bien revolucionar nuestra comprensión de la formación de galaxias al hacer que AGN sea más la causa, más que el efecto, de la formación de grupos de galaxias ...
Los datos visuales utilizados por el equipo asociado con SST24 se obtuvieron utilizando los telescopios de 4 my 2.1 m del NOAO en Kitt Peak, Arizona. Estos instrumentos mejoraron la resolución SST en un factor de casi ocho veces. Otros datos disponibles en luz óptica ampliaron la imagen de la producción de energía de SST24. Durante mayo y junio de 2004, se recopiló información espectrográfica sobre SST24 (junto con objetos de primer plano y de fondo) en tiras de 1 segundo de arco finamente orientadas y orientadas con precisión a través del instrumento Keck I de 10 metros en Mauna Kea, Hawai.
Del resumen del artículo, "La fuente brillante de infrarrojo medio se detectó por primera vez en observaciones realizadas con el telescopio espacial Spitzer. Los datos existentes de imágenes de banda ancha del NOAO Deep Wide-Field Survey revelaron que la fuente de infrarrojo medio se asocia con una contraparte óptica difusa, espacialmente extendida ... La espectroscopía y otras imágenes ... revela que la fuente óptica es nebulosa de emisión de línea con poca o ninguna emisión continua difusa detectable ".
Por lo general, las galaxias maduras muestran un espectro completo de luz generada por la radiación del cuerpo negro de las fotosferas estelares. Tales espectros de banda ancha generalmente se ven reforzados por líneas de emisión estrechas y brillantes asociadas con la excitación atómica. Pero el espectro de SST24 está dominado por una única banda estrecha de radiación. Esa banda, aunque se desplazó hacia el rojo unas 3,7 veces debido a la recesión de 11.3 BLY, se asocia con la frecuencia "Lyman Alpha" emitida por el gas de hidrógeno. Por lo general, tales nubes Lyman-alpha se irradian por estimulación de quásares de fondo distantes. Pero en el caso de SST24, puede estar involucrado otro mecanismo: una fuente de agujero negro dentro de la propia nebulosa.
Al reconstruir la estructura de SST24, el equipo científico determinó que su AGN está compensada por el centro de la nube en casi una décima parte de la extensión total de la nube. Aunque no está claro qué impacto tiene este desplazamiento en la formación de galaxias, el hecho de que debe incorporarse a la forma en que modelamos la formación de grupos de galaxias en el futuro.
Los cambios espectrográficos en la luz alfa de Lyman también indican que la región central de 100 KLY de SST24 gira lentamente y contiene el equivalente en masa de unos 6 billones de soles, alrededor de 5 veces la de nuestras galaxias de la Vía Láctea y el Remolino (M51) combinadas. SST24 incluye una región del espacio que abarca fácilmente toda la Vía Láctea y las doce galaxias satelitales.
Pero SST24 no está totalmente desprovisto de formación estelar. El equipo informa que "una joven galaxia de formación estelar se encuentra cerca del extremo norte de la nebulosa". Esa galaxia está enrojecida por el polvo, tiene el mismo desplazamiento al rojo que la radiación Lyman-alfa, más la radiación de banda ancha asociada con la formación de estrellas. Esta galaxia no da indicios de tener un AGN. Debido a esto, pronto podemos aprender que los AGN pueden no desempeñar un papel esencial en la formación de todas las galaxias.
Aunque el examen de radiofrecuencia de SST24 es difícil (debido a problemas de resolución en longitudes de onda largas), el equipo señala que su relación de densidad de infrarrojo medio a ondas de radio "muestra una notable similitud con las galaxias de estallido estelar ..." Por esta razón, partes de SST24 Estaría pasando por una era de rápida evolución estelar que podría conducir rápidamente a la revelación de una galaxia en toda regla rica en estrellas reproductoras luminosas ...
SST24 no es la única nube Lyman-alpha detectada, pero el equipo científico considera que los pocos descubiertos son extraordinarios: “La rareza de estas nubes lyman-alpha> 100kpc, su asociación con potentes sobredensidades de AGN y galaxias, y sus energías sugieren que estas regiones son los sitios de formación de las galaxias más masivas. Si es así, comprender las condiciones físicas y la energía de estos sistemas puede proporcionar información importante sobre el proceso masivo de formación de galaxias ".
Escrito por Jeff Barbour
