Лазер телескопов Кек помогает в зондировании галактик ранней Вселенной

На фото - группа ярких галактик около радиогалактики TXS 2332+154, которая видна как галактика в правом верхнем углу и находится на расстоянии примерно в 11 миллиардов световых лет от Земли. Фото телескопа Кек II - на левой верхней панели, на правой верхней - модель из 5 галактик. Особый интерес представляют собой приливные хвосты между нижними галактиками и галактикой слева внизу от всей группы, которая, как оказалось массивнее Млечного Пути, но упакована в радиус всего 1500 световых лет.

Новости обсерватории КЕК
9 июня 2009 года

Используя обсерваторию им. В.М.Кека астрономы открыли удаленные галактики массы порядка Млечного Пути, но от 10 до 1000 раз более компактные. Новые результаты объявлены 9 июня на 214й конференции Американского Астрономического Сообщества в Пасадене, Калифорния. Эти результаты дали астрономам удивительный ключ к пониманию формирования ранних звезд и галактик в то время, когда Вселенной было всего несколько миллиардов лет.

“Форма галактик говорит нам, что не стоит ожидать, что они образовались во время слияний. Вместо этого, судя по типу наблюдаемых нами дисков и звезд, они сформировались все вместе, прямо из газа. По-старому, это монолитное образование галактик,” говорит астроном Алан Стоктон (Alan Stockton) из университета Гавай.

Он и его коллеги использовали телескоп Кек II и его лазерную звезду для гидирования системы адаптивной оптики (LGSAO), чтобы получить снимки радиогалактик и квазаров на расстоянии приблизительно 11 миллиардов световых лет от Земли.

Система LGSAO использует мощный лазер, чтобы возбуждать атомы соды в верхней атмосфере, и они начинают излучать свет, становясь искусственной звездой. Астрономы используют свет искусственной звезды, чтобы определить, как атмосфера искажает свет, приходящий от астрономических объектов. Искажение можно исправить путем компенсирующего искажения деформируемого главного зеркала телескопа, входящего в систему адаптивной оптики.

Для этих наблюдений с коррекцией адаптивной оптикой, Стоктон и его коллеги смогли смоделировать детальные структуры галактик, которые совсем непохожи на массивные галактики современной Вселенной. Команда обнаружила, что массы объектов в 100 миллиардов больше массы Солнца, но они очень компактны, с диаметрами грубо от 3 до 15 тысяч световых лет. Для сравнения, диаметр Млечного Пути 100 тысяч световых лет, а его масса - 500 миллиардов солнечных.

Команды, использующие Космический телескоп Хаббл, также обнаружили, что галактики и большим красным смещением значительно более компактны, чем ожидалось. Стоктон говорит, что его команда смогла получить снимки в ближнем инфракрасном диапазоне с земли почти в два раза более резкие, чем то, что можно было бы получить с помощью Хаббла на тех же длинах волн. Эти снимки позволяют не только измерять размеры галактик, но также показывают детали распределения света, что может дать ключ к пониманию процесса формирования галактик.

Например, команда Стоктона получила изображение пяти галактик, две из которых обнаруживают приливные хвосты (см. выше), что могло быть неразличимо для Хаббла. “Хвост, тем не менее, может формироваться только если наблюдаемые нами галактики имеют диски,” говорит Стоктон. “Данные Кек дают нам подтверждение этого заключения.”

Астрономы ожидали, что удаленные галактики будут галактиками дискового типа - значительно более компактными, чем современные галактики. Они не ожидали, что галактики будут настолько плотны, как то показывают исследования Стоктона, и исследователи еще пока не смогли сопоставить какие-то объекты в близкой Вселенной, которые напоминали бы эти компактные дисковые галактики. Это удивительно, потому что плотные дискообразные объекты похожи на ядра, которые не так просто разрушить столкновениями, что подразумевает, что эти объекты могли бы дожить и до настоящего времени.

“Это также может означать, что эти компактные дисковые галактики стали ядрами современных галактик,” говорит Стоктон.

Данные не могут пока ответить на этот и другие вопросы о морфологии и эволюции этих галактик возрастом 2 миллиарда лет. Стоктон говорит, что он пытается получить четкие спектры этих удаленных галактик, чтобы определить, как быстро движутся звезды вокруг их центров, что позволит астрономам определить массы галактик другим способом. Его команда подыскивает примеры очень компактных галактик, которые выжили со времени, когда Вселенная была всего вполовину нынешнего возраста, примерно 7 миллиардов лет.

Комментарий доктора Майкла: вот это да! Кек с адаптивной оптикой в ближнем ИК-диапазоне имеет более чем в 2 раза лучшую разрешающую способность, чем Хаббл в космосе! Конечно, Хаббла не оптимизирован под ИК-диапазон, но все-таки..