Pela primeira vez, as galáxias escuras - uma fase inicial de formação de galáxias, previsto pela teoria, mas não observada até agora - pode ter sido manchado. Esses objetos são, essencialmente, rico em gás galáxias sem estrelas. Usando o Very Large Telescope do ESO, uma equipe internacional pensa que eles detectaram esses objetos evasivo ao observá-los brilhando como eles são iluminados por um quasar.
Galáxias escuras são pequenas, ricas em gás de galáxias no Universo primordial, que são muito ineficientes na formação de estrelas. Eles são previstos pelas teorias de formação de galáxias e são pensados para ser os blocos de construção de hoje brilhantes, cheio de estrelas de galáxias. Os astrónomos pensam que eles podem ter alimentado as grandes galáxias com grande parte do gás que mais tarde formou para as estrelas que existem hoje.
Porque eles são essencialmente desprovido de estrelas, as galáxias escuras não emitem luz muito, tornando-os muito difícil de detectar. Por anos os astrônomos vêm tentando desenvolver novas técnicas que poderiam confirmar a existência destas galáxias. Mergulhos de absorção no espectro de pequenas fontes de luz de fundo de ter insinuado sua existência. No entanto, este novo estudo marca a primeira vez que tais objetos foram vistos diretamente.
" A nossa abordagem ao problema da detecção de uma galáxia escura era simplesmente uma luz brilhante sobre ele. ", explica Simon Lilly (ETH Zurich, Suíça), co-autor do papel. " Procuramos o brilho fluorescente do gás em galáxias escuras quando eles são iluminados pela luz ultravioleta de um quasar nas proximidades e muito brilhante. A luz do quasar faz com que as galáxias escuras acender em um processo similar à forma como roupas brancas são iluminadas por lâmpadas ultravioletas em um clube de noite ".
A equipe aproveitou a área de coleta e grande sensibilidade do Very Large Telescope (VLT), e uma série de exposições muito longas, para detectar o brilho extremamente fraco fluorescente das galáxias escuras. Eles usaram o instrumento FORS2 para mapear uma região do céu em torno do quasar brilhante HE 0109-3518, olhando para a luz ultravioleta, que é emitida pelo gás de hidrogénio quando ele é submetido a radiação intensa. Devido à expansão do universo, esta luz é realmente observado como um tom violeta no momento em que atinge o VLT.
" Após vários anos de tentativas para detectar emissão fluorescente de galáxias escuras, nossos resultados demonstram o potencial do nosso método para descobrir e estudar estes objetos fascinantes e previamente invisível ", diz Sebastiano Cantalupo (Universidade da Califórnia, Santa Cruz), autor do estudo.
A equipe detectou quase 100 objetos gasosos que se encontram dentro de alguns milhões de anos-luz do quasar. Depois de uma análise cuidadosa projetado para excluir objetos onde a emissão pode ser alimentado por internos de formação estelar nas galáxias, em vez de a luz do quasar, eles finalmente reduzida a sua pesquisa de 12 objetos. Estas são as identificações mais convincentes de galáxias escuras no início do Universo até à data.
Os astrônomos também foram capazes de determinar algumas das propriedades das galáxias escuras. Eles estimam que a massa do gás neles há cerca de 1 bilhão de vezes a do Sol, típico de gás-ricos, de baixa massa de galáxias no Universo primordial. Eles também foram capazes de estimar que a eficiência de formação de estrelas é suprimida por um fator de mais de 100 em relação ao típicas de formação estelar galáxias encontradas em estágio similar na história cósmica.
" Nossas observações com o VLT forneceram evidências para a existência de compactos e isolado nuvens escuras. Com este estudo, fizemos um passo crucial para revelar e compreender as fases obscuras início da formação das galáxias e como as galáxias adquiriu seu gás ", conclui Sebastiano Cantalupo.
A musa espectrógrafo de campo integral, que será encomendado no VLT em 2013, será uma ferramenta extremamente poderosa para o estudo desses objetos.
Notas
A fluorescência é a emissão de luz por uma substância iluminado por uma fonte de luz. Na maioria dos casos, a luz emitida tem comprimento de onda maior do que a fonte de luz. Por exemplo, as lâmpadas fluorescentes transformar a radiação ultravioleta - invisíveis para nós - em luz óptica. Fluorescência aparece naturalmente em alguns compostos, como rochas ou minerais, mas também pode ser adicionado intencionalmente como em detergentes que contenham produtos químicos fluorescentes para fazer roupas brancas aparecem mais brilhante sob luz normal.
Os quasares são muito brilhantes, galáxias distantes, que se acredita ser alimentado por buracos negros supermassivos em seus centros. Seu brilho torna-os faróis poderosas que podem ajudar a iluminar a área ao redor, sondando a época em que as primeiras estrelas e galáxias se formam fora do gás primordial.
Esta emissão de hidrogênio é conhecida como radiação Lyman-alfa, e é produzido quando os elétrons em átomos de hidrogênio cair do segundo menor para o nível mais baixo de energia. É um tipo de luz ultravioleta. Porque o Universo está se expandindo, o comprimento de onda da luz de objetos fica esticada à medida que passa através do espaço. A luz ainda tem que viajar, o comprimento de onda mais a sua é esticada. Como o vermelho é a maior comprimento de onda visível aos nossos olhos, este processo é, literalmente, uma mudança no comprimento de onda em direção à extremidade vermelha do espectro - daí 'redshift' o nome. O quasar HE 0109-3518 está localizado em redshift z = 2,4, e a luz ultravioleta a partir de galáxias escuras é deslocada para dentro do espectro visível. Um filtro de banda estreita foi especialmente projetado para isolar o comprimento de onda específico de luz que a emissão fluorescente é desviada para o vermelho para. O filtro foi centrada a cerca de 414,5 nanometros, a fim de capturar Lyman-alfa emissão redshifted por z = 2,4 (o que corresponde a um tom violeta) e tem um passa banda de apenas 4 nanómetros.
A eficiência de formação de estrelas é a massa de estrelas recém-formadas sobre a massa de gás disponível para formar estrelas. Eles descobriram que esses objetos precisaria de mais de 100 bilhões de anos para converter o gás em estrelas. Este resultado está de acordo com os recentes estudos teóricos que sugerem que o gás ricos baixa massa halos em redshift alta pode ter eficiência de formação muito baixo estrela como uma conseqüência da menor teor de metal.
Mais informações
Esta pesquisa foi apresentada em um artigo intitulado "Detecção de galáxias escuras e circum-galácticos filamentos fluorescentes iluminadas por um quasar em z = 2.4", por Cantalupo et al. a aparecer na Monthly Notices da Royal Astronomical Society .
A equipe é composta de Sebastiano Cantalupo (Universidade da Califórnia, Santa Cruz, EUA), J. Simon Lilly (ETH Zurich, Suíça) e G. Martin Haehnelt (Kavli Instituto de Cosmologia, Cambridge, Reino Unido).
O ano de 2012 marca o 50 º aniversário da fundação do Observatório Europeu do Sul (ESO). O ESO é a organização intergovernamental astronomia lugar na Europa e observatório mais produtivo do mundo astronômico. É apoiado por 15 países: Áustria, Bélgica, Brasil, República Checa, Dinamarca, França, Finlândia, Alemanha, Itália, Holanda, Portugal, Espanha, Suécia, Suíça e Reino Unido. ESO realiza um programa ambicioso, focado na concepção, construção e operação de poderosas terrestres de ponta, observando permitindo aos astrônomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. ESO opera três únicos sítios de classe mundial observando no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope, o mais avançado do mundo observatório astronômico de luz visível e dois telescópios de pesquisa. VISTA trabalha no infravermelho e é telescópio do mundo maior pesquisa eo Survey Telescope VLT é o maior telescópio concebido exclusivamente para pesquisar os céus em luz visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio ALMA, o maior projeto astronômico existente. ESO está planejando uma de 40 metros de classe European Extremely Large Telescope óptico / infravermelho próximo, o E-ELT, que será "o maior olho do mundo no céu".
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