A mais massiva galáxia espiral conhecida até agora no Universo foi descoberta por uma equipe de astrônomos de Garching, Padova, Leiden, ESO e Londres . Eles baseiam suas conclusões em observações recentes com ISAAC, um instrumento multi-modo infravermelho sensível do Very Large Telescope do ESO, no Observatório de Paranal.
Esta foi designada como Galaxy ISOHDFS 27 e está localizado a uma distância de aproximadamente
6 bilhões de anos-luz (o redshift é de 0,58).
A sua massa medida é superior a 1000 mil vezes maior do que o nosso Sol . É, portanto, cerca de quatro vezes mais massivo do que o da nossa própria galáxia, a Via Láctea, e duas vezes mais pesado do que qualquer galáxia espiral conhecida até agora.
A determinação da massa de ISOHDFS 27 baseia-se numa única medição dos movimentos de suas estrelas e nebulosas em torno do centro. Quanto mais rápido é o movimento, maior é a massa. Trata-se, na sua essência, o mesmo método que permite a determinação da massa da terra a partir da distância e da velocidade orbital da lua.
Esta é a primeira vez que uma "curva de rotação" tem sido tão observado em uma galáxia tão distante, por meio de observações no infravermelho, o que permite um estudo dinâmico muito detalhado. Outras observações pela equipe que também observou um par de galáxias distantes interagindo sugerindo que também foram encontrados para para serem comparativamente de altas massas. Eles também têm observações de uma terceira galáxia a uma distância de cerca de 10 mil milhões de anos-luz, com uma massa que se aproxima da que ISOHDFS 27 observou.
O novo resultado tem implicações cosmológicas importantes, pois demonstra que as estruturas muito pesadas já tinham sido formadas no Universo em uma época relativamente anterior no passado.
A formação de estrelas em galáxias jovens
É de fundamental importância para os atuais estudos cosmológicos para entender como as estrelas evoluem dentro de galáxias e como as galáxias evoluem para as várias formas que observamos. Alguns são elípticos, outros têm a forma de espiral simples ou múltipla. Muito poucas, especialmente as menores, parecem ter nenhuma estrutura particular em tudo e são referidos como "irregular".
Com a evolução dos grandes telescópios ópticos / infravermelhos como o VLT do ESO, os astrônomos são capazes de observar objetos muito distantes e, portanto, a "olhar para muito tempo atrás" ao tempo em que as galáxias estavam se formando no jovem Universo.
Eles encontraram-se particularmente útil para observar, na parte infravermelha do espectro durante a presente pesquisa "galáxias jovens". Tais observações minimizaram os efeitos de obscurecimento da poeira e servem para traçar as fases ativas da evolução das galáxias, ou seja, os períodos específicos de tempo em que não é particularmente intenso de formação estelar em uma galáxia.
Ainda não é conhecido o que desencadeia essas fases de maior atividade de formação de estrelas, mas suspeita-se que as colisões de galáxias e as fusões como canibalismo podem desempenhar um papel importante.
A formação de estrelas ocorre geralmente dentro espessas nuvens de poeira que absorvem a luz visível e ultravioleta das estrelas novas e reemitem-lo na região infravermelha do espectro. As impressões deste tipo de atividade são, portanto, melhor observado na banda espectral. De fato, o espectro de infravermelho de tais objetos têm sido encontrados a sofrer grandes variações que se relacionam com os processos relacionados complexos.
Observações no infravermelho são, portanto, crucial para o estudo destes episódios mais violentos do Universo. Por meio de observações detalhadas de galáxias distantes, podemos esperar para saber como eles ocorreram em momentos anteriores e, em particular, como as principais estruturas (por exemplo, espirais, protuberâncias) que vemos agora na maioria das galáxias se formaram.
Dusty Galaxies Infrared-Luminous
Em 1995-1998, o ISOCAM câmera de infravermelho a bordo do Observatório ESA Infrared Space (ISO), com seus recursos de imagens únicas, os astrônomos com a primeira "visão infravermelha" profunda, em geral do Universo. Através de várias pesquisas profundas com ISO, uma nova classe de objetos foram descobertos: luminosas, galáxias distantes detectadas durante as fases transitórias de emissão de infravermelho avançado e submetidos a rápida evolução com o tempo cósmico.
Uma das áreas pesquisadas pela ISO céu era o Hubble Deep Field Sul (HDF-S), que também tem sido observado com vários telescópios do ESO, incluindo o VLT, cf. eso9820 .
A atual equipe de astrónomos decidiram investigar algumas das galáxias luminosas que foram detectados por ISOCAM na área de HDF-S. Seu objetivo era entender melhor a natureza enigmática desses objetos e tentar saber quais processos estão realmente por trás dessas grandes quantidades de energia que são emitidos por essas galáxias na região infravermelha do espectro.
No entanto, todas as galáxias em HDF-S estão em distâncias muito grandes - alguns bilhões de anos-luz (ou seja, com redshifts entre 0.6 e 1.5) e eles são bastante fracos. Eles se referem a esses objetos como ISOHDFS galáxias e suas cores são bastante vermelhas. Os astrônomos, portanto, decidiam usar um dos instrumentos infravermelhos astronômicos mais eficientes disponíveis atualmente, o multi-modo ISAAC sobre a 8,2 m VLT ANTU telescópio.
As observações do VLT de galáxias ISOHDFS
Em setembro de 1999, a equipe começou a obter espectros de baixa resolução em cerca de uma dúzia dessas galáxias. Esta observação inicial executado no Paranal foi muito bem sucedida e forneceu uma primeira pista para a verdadeira natureza desses sistemas.
Verificou-se, em particular, que emite fortemente ISOHDFS galáxias na linha espectral H-alfa a partir de átomos de hidrogênio e que esta emissão de poeira se origina nas regiões com atividade de formação de estrelas intensa nestas galáxias.
Os astrônomos determinaram redshits precisos (e, portanto, as distâncias para as galáxias individuais), medindo o deslocamentos Doppler das linhas de H-alfa nos seus espectros de infravermelho (um exemplo de uma observação inicial deste tipo é mostrado na ESO Divulgação eso9856 ).
Inspirado pela excelente qualidade destas primeiras observações do VLT, eles estavam prontos para dar o próximo passo, desafiador, em agosto de 2000. Agora, eles tentaram obter um conhecimento mais profundo da natureza e estágio dinâmico das galáxias ISOHDFS, por meio de medições das massas estelares nas regiões nucleares desses objetos.
O espectro de 27 ISOHDFS
O primeiro alvo para este novo trabalho foi uma grande galáxia espiral, designado ISOHDFS 27 e de que uma imagem HST é mostrado na ESO Press Photo eso0040 . As soberbas condições de observação no Paranal - a visão melhorou para o valor quase recorde de apenas 0,2 segundos de arco durante a aquisição destes dados! - Permitiu obter a primeira espacialmente resolvida, infravermelho Os espectros de H-alfa de alguns dos ISOHDFS galáxias, permitindo que a primeira vez uma sonda a uma fase dinâmica destes objectos distantes.
ESO Press Photo eso0041 mostra o "cru" Isaac espectro, ou seja, a imagem do espectro, como visto na leitura a partir do detector.
O perfil espectral derivada da linha H-alfa é mostrado na ESO Press Photo eso0041 . A forma é muito rara e implica que a região provavelmente emissor não está concentrada no centro da Galaxia, mas muito provavelmente tem uma estrutura semelhante a um disco. Tomando em consideração a inclinação da Galaxia (50 °), com a diferença de velocidade entre os dois picos é 830 km / s, ou seja, a velocidade de rotação é metade do que 415 km / s, ou significativamente mais do que é medido em condições normais de galáxias espirais.
Este foi um começo interessante para um projeto ambicioso. Mas os astrônomos ficaram muito animados quando fez a primeira estimativa da massa total dessa galáxia.
" Eu não posso acreditar nisso, esta galáxia espiral é realmente enorme! " disse Dimitra Rigopoulou da equipe de Garching. E acrescentou: " Com uma massa estimada de 1012 vezes maior do que o nosso Sol e quatro vezes a massa de nossa galáxia, parece ser a mais massiva galáxia espiral encontrado até agora no Universo! " Na verdade, cálculos cuidadosos posteriores mostraram que a massa total de 1,04 1012 massas solares está presente dentro de 4 segundos de arco da região central (uma área de 8 segundos de arco de diâmetro), o que corresponde a 100 mil anos-luz (40 KPC) em ISOHDFS 27. Este é enorme por todos os padrões . A massa bariônica que corresponde à massa nas estrelas mais velhas e é calculado a partir do espectro de infravermelhos,e é encontrado no valor de 6 x 10 11 massas solares, cerca de metade da massa dinâmica.
Durante o mesmo prazo de observação, foram observadas duas outras fontes de infravermelho ISO-detectados. Um acabou por ser um sistema de duas galáxias em contra-rotação com massas de cerca de 2 x 10 11 massas solares e outro uma galáxia ainda mais distante (cerca de 12 bilhões de anos-luz), com massa comparativamente elevada.
Implicações e os planos futuros
O presente programa é uma boa ilustração da importância da "colaboração" entre o espaço e telescópios terrestres. Enquanto as galáxias foram encontradas pela primeira vez com ISO e HST, levou a enorme capacidade de captação de luz do VLT para obter um espectro detalhado ecom isso medir suas massas.
Claramente, estes resultados animadores têm implicações importantes para futuros estudos sobre a formação e evolução das galáxias, assim como a origem do fundo IR.
A descoberta de tais galáxias espirais grandes, em grandes distâncias implica que as estruturas enormes estavam no local do Universo, já cerca de 6 bilhões de anos atrás.
Galáxias como ISOHDFS 27, que estão fortemente emitindo na região do infravermelho do espectro, presume-se contribuir significativamente para a radiação infravermelha de fundo observada. Assim, estas novas observações implica que o fundo de infravermelho é em grande parte composta de galáxias massivas com a atividade de formação estelar recente.
A equipe agora planeja continuar o seu trabalho sobre a determinação do estado dinâmico de outras galáxias de alto redshift. Estes estudos são de fato muito oportuno uma vez que uma infinidade de espaço futuro e missões terrestres, como NGST, SIRTF, em primeiro como ALMA será capaz de realizar ainda mais acompanhamento detalhado de observações desses objetos.
As presentes observações abrem uma nova e excitante era no estudo da formação de galáxias no Universo jovem.
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