MUSE widzi dalej niż Hubble


Instrument MUSE, na należącym do ESO teleskopie VLT, dał astronomom najlepszy trójwymiarowy obraz dalekiego Wszechświata. Wpatrując się przez zaledwie 27 godzin w obszar Południowego Głębokiego Pola Hubble'a, ujawnił odległości, ruchy i inne własności dla dużo większej liczby galaktyk niż znano do tej pory w tym miejscu. Uzyskano postęp w stosunku do obserwacji z Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, wykrywając obiekty wcześniej niewidoczne.

Dzięki wykonywaniu bardzo długich ekspozycji wybranych obszarów na niebie astronomowie uzyskali liczne tzw. głębokie pola, które ujawniają wiele informacji na temat wczesnego Wszechświata. Najsłynniejsze z nich to Głębokie Pole Hubble’a wykonane w ciągu kilku dni w 1995 roku przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a, należący do NASA/ESA. To spektakularne i ikoniczne zdjęcie błyskawicznie zmieniło nasze rozumienie zawartości Wszechświata, gdy był młody. Dwa lata później wykonano podobne zdjęcie na niebie południowym – Południowe Głębokie Pole Hubble’a.

Ale takie zdjęcia nie dają wszystkich odpowiedzi – aby dowiedzieć się więcej na temat galaktyk w głębokich polach, astronomowie muszą uważnie badać każdą z nich za pomocą innych instrumentów, co jest trudną i czasochłonną pracą. Ale teraz, po raz pierwszy, nowy instrument MUSE może wykonać obie prace jednocześnie i znacznie szybciej.

Jednymi z pierwszych obserwacji za pomocą MUSE po uruchomieniu na VLT w 2014 roku było intensywnie obserwowane Południowe Głębokie Pole Hubble’a (Hubble Deep Field South, w skrócie HDF-S). Wyniki przekroczyły najśmielsze oczekiwania.

„Zaledwie po kilku godzinach obserwacji teleskopem, wstępnie spojrzeliby na dane i znaleźliśmy wiele galaktyk – było to bardzo zachęcające. A gdy wróciliśmy do Europy rozpoczęliśmy dokładniejsze eksplorowanie danych. Było to jak łowienie ryb na głębokich wodach, a każde nowe znalezisko wzbudzało entuzjazm i dyskusje na temat odnajdowanych obiektów” wyjaśnił Roland Bacon (Centre de Recherche Astrophysique de Lyon, Francja, CNRS), kierownik naukowy instrumentu MUSE oraz kierownik zespołu testującego.

W każdym fragmencie widoku MUSE na głębokie pole HDF-S mamy nie tylko piksel ze zdjęcia, ale także widmo ujawniające natężenie światła w różnych kolorach składowych w tym punkcie – razem około 90 000 widm [1]. Pozwala to na ustalenie odległości, składu chemicznego i wewnętrznych ruchów setek odległych galaktyk, a także wyłowienie niewielkiej liczby bardzo słabych gwiazd Drogi Mlecznej.

Pomimo, iż łączny czas ekspozycji był znacznie krótszy niż na zdjęciach z Hubble’a, dane z MUSE ukazały na tym małych skrawku nieba ponad 20 bardzo słabych obiektów, których nie zarejestrował teleskop Hubble’a [2].

„Największe emocje nadeszły gdy odkryliśmy bardzo odległe galaktyki, których nie było widać nawet na najgłębszych zdjęciach z Hubble’a. Po tak wielu latach ciężkiej pracy nad instrumentem było to dla mnie wielkie przeżycie zobaczyć jak nasze marzenia stają się rzeczywistością” dodał Roland Bacon.

Starannie analizując widma z obserwacji MUSE, zespół zmierzył odległości do 189 galaktyk. Wartości wahały się od względnie bliskich, aż do takich dotyczących okresu gdy Wszechświat miał mniej niż miliard lat. Liczba zmierzonych odległości do obiektów na tym skrawku nieba wzrosła dziesięciokrotnie.

W przypadku bliższych galaktyk MUSE potrafi dużo więcej i pozwala poznawać własności poszczególnych części danej galaktyk. Ujawnia w jaki sposób galaktyka rotuje i jak jej własności różnią się pomiędzy poszczególnymi obszarami. To potężna technika pomagająca w zrozumieniu tego, w jaki sposób galaktyki ewoluują w trakcie kosmicznej skali czasu.

„Teraz, gdy zademonstrowaliśmy unikatowe możliwości MUSE związane z eksplorowaniem głębokiego Wszechświata, zamierzamy spojrzeć na inne głębokie pola, takie jak Ultragłębokie Pole Hubble’a. Będziemy mogli zbadać tysiące galaktyk i odkryć nowe, ekstremalnie słabe i odległe. Te małe, młodziutkie galaktyki, widziane w stadium sprzed ponad 10 miliardów lat, stopniowo rosły i stawały się galaktykami takimi, jak Droga Mleczna znana dzisiaj” podsumował Roland Bacon.

Uwagi

[1] Każde z widm obejmuje zakres długości fali od części niebieskiej widma do bliskiej podczerwienie (475‒930 nanometrów).

[2] Instrument MUSE jest szczególnie czuły na obiekty, które większość swojej energii emitują w kilku wybranych liniach, które w danych jawią się jako jasne plamy. Galaktyki we wczesnym Wszechświecie zazwyczaj mają właśnie takie widma, gdyż zawierają gaz wodorowy święcący pod wpływem promieniowania ultrafioletowego od młodych, gorących gwiazd.

Więcej informacji

Wyniki badań opisano w artykule pt. „The MUSE 3D view of the Hubble Deep Field South”, R. Bacon et al., który ukaże się 26 lutego 2015 r. w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics.

Skład zespołu badawczego: R. Bacon (Observatoire de Lyon, CNRS, Université Lyon, Saint Genis Laval, Francja [Lyon]), J. Brinchmann (Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Holandia [Leiden]), J. Richard (Lyon), T. Contini (Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie, CNRS, Toulouse, Francja; Université de Toulouse, Francja [IRAP]), A. Drake (Lyon), M. Franx (Leiden), S. Tacchella (ETH Zurich, Institute of Astronomy, Zurich, Szwajcaria [ETH]), J. Vernet (ESO, Garching, Niemcy), L. Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Potsdam, Niemcy [AIP]), J. Blaizot (Lyon), N. Bouché (IRAP), R. Bouwens (Leiden), S. Cantalupo (ETH), C.M. Carollo (ETH), D. Carton (Leiden), J. Caruana (AIP), B. Clément (Lyon), S. Dreizler (Institut für Astrophysik, Universität Göttingen, Göttingen, Niemcy [AIG]), B. Epinat (IRAP; Aix Marseille Université, CNRS, Laboratoire d’Astrophysique de Marseille, Marseille, Francja), B. Guiderdoni (Lyon), C. Herenz (AIP), T.-O. Husser (AIG), S. Kamann (AIG), J. Kerutt (AIP), W. Kollatschny (AIG), D. Krajnovic (AIP), S. Lilly (ETH), T. Martinsson (Leiden), L. Michel-Dansac (Lyon), V. Patricio (Lyon), J. Schaye (Leiden), M. Shirazi (ETH), K. Soto (ETH), G. Soucail (IRAP), M. Steinmetz (AIP), T. Urrutia (AIP), P. Weilbacher (AIP) oraz T. de Zeeuw (ESO, Garching, Niemcy; Leiden).

Źródło: ESO | Tłumaczenie: Krzysztof Czart

Liczba odsłon: 1351