Астронет: Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ Телескоп Хаббл помог реконструировать изображение линзированной галактики http://variable-stars.ru/db/msg/1255891

Телескоп Хаббл помог реконструировать изображение линзированной галактики
13.02.2012 20:33 | Н.Т. Ашимбаева/ГАИШ, Москва

Космический телескоп НАСА Хаббл позволил рассмотреть детали недавно открытой галактики благодаря использованию уникальных свойств гравитационных линз. Эти наблюдения дают возможность изучать физических свойств галактики и звездообразования в ранней Вселенной - когда она была в три раза моложе.

Группа астрономов под руководством Джейн Ригби из Космического центра полетов Годдарда НАСА (Goddard Space Flight Center) использовала Космический телескоп Хаббл для исследования одного из наиболее ярких примеров гравитационного линзирования - почти 90-градусную дугу в скоплении галактик RCS2 032727-132623. Сочетание высокой разрешающей способности Хаббла и гравитационного линзирования от скопления позволило изучить очень подробно детали, которые ранее не были видны.

Результаты опубликованы в журнале Astrophysical Journal группой авторов во главе с Керен Шарон из Института космологической физики Кавли Чикагского Университета (ее можно прочитать в arxiv.org).

Эффект гравитационной линзы возникает при наличии на луче зрения перед изучаемым объектом массивного объекта (это может быть Солнце, черная дыра или целое скопление галактик). Свет от удаленных объектов при прохождении через такую гравитационно-возмущенную область искажается, усиливается, может появляться несколько изображений одного объекта.

Существование космических линз дает возможность увидеть как происходила эволюция галактик 10 миллиардов лет назад. Близкие галактики, которые мы можем наблюдать обычным способом, в большинстве своем уже полностью сформированы, и звездообразование в них уже закончено. И поэтому удаленные галактики могут многое рассказать о ранних годах Вселенной. Но такие объекты современные телескопы не могут видеть из-за того, что они очень слабые и имеют очень малый угловой размер, который не разрешается современными инструментами. А заглянуть в святая святых, понять как происходило звездообразование в этих очень молодых объектах, ученым было бы очень интересно. И гравитационное линзирование может послужить здесь хорошим подспорьем.

В 2010 году группа ученых сообщила об открытии яркого линзированного источника RCSGA 032727-132609, представляющего собой комбинацию гигантской протяженной дуги в 38″ и контрдуги меньшего размера. Эта дуга являлась искаженным изображением удаленной галактики, расположенной на красном смещении z = 1.7 (примерно в 10 миллиардов световых лет от Земли), под действием гравитационного линзирования скоплением RCS2 032727-132623, расположенного между Землей и галактикой на расстоянии z = 0.564. По расчетам яркость этой галактики оказалась в три раза ярче, чем у ранее изучавшихся линзированных галактик. Таким образом, это самая яркая из известных удаленных линзированных галактик на сегодняшний день.

Рисунок 1. Изображение протяженного линзированного источника RCSGA 032727-132609, представляющее собой композицию изображений в 9 полосах - u, B, g, r, I, z и JHK, - полученных на 5 телескопах в 2005-2009 годах. Размер поля - 1×1 угловых минут. (Изображение: Eva Wuyts et al.)

Наблюдения проводились в 9 полосах - u, B, g, r, I, z, J, H и K, в течение периода 2005-2009 гг. на пяти телескопах: 4.1 метровый телескоп Southern Astrophysical Research (SOAR) , Очень Большого телескопа ( Very Large Telescope) в Чили, использовалась камера MegaCam camera на Canada-France-Hawaii Telescope (CFHT) на Mauna Kea, Magellan I Baade Telescope и 3.5-метровый телескоп Apache Point Observatory (APO) в New Mexico. На рисунке 1. представлено комбинированное изображение источника RCSGA 032727-132609 со всех 9-ти полос.

В 2011 году были проведены наблюдения на телескопе Хаббл с использованием Широкоугольной камеры 3 (Wide Field Camera 3).

Рисунок 2. Изображение линзированного источника RCSGA 032727-132609, полученное на телескопе Хаббл. Нанесен масштаб и цветом выделены изображения в разных фильтрах. (Изображение: NASA, ESA, J. Rigby (NASA Goddard Space Flight Center), K. Sharon (Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago), M. Gladders and E. Wuyts (University of Chicago) and Z. Levay (STScI))

На рисунке 2 показано изображение, полученное с помощью телескопа Хаббл. Очень хорошо видно насколько увеличилось качество изображения - разрешение было увеличено по сравнению с наземными наблюдениями примерно в 5 раз (от 0.″5 до 0.″1). Можно хорошо видеть детали и все изображения галактики, создаваемые гравитационной линзой - количество изображений составляет 5. На этом снимке обнаружено несколько очень ярких областей звездообразования (чего наземные наблюдения дать не могли).

Рисунок 3. Этот рисунок показывает реконструкцию (слева внизу) изображения галактики, искаженной гравитационных влиянием скопления галактик. Овалами обведены искаженные изображения галактики. Маленький прямоугольник в центре показывает изображение галактики при условии отсутствия скопления. (Изображение: (Изображение: NASA, ESA, J. Rigby (NASA Goddard Space Flight Center), K. Sharon (Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago), M. Gladders and E. Wuyts (University of Chicago) and Z. Levay (STScI))

Задача астрономов состояла в том, чтобы восстановить "истинное лицо" галактики. С помощью наземных наблюдений однозначно решить задачу не удалось. Высокое разрешение телескопа Хаббл позволило построить хорошую модель линзы и восстановить изображение галактики (рисунок 3).

Высокое разрешение телескопа Хаббла очень помогло в реконструкции. Было найдено, что усиление , создаваемое линзой, составляет около 28 (25 в большой дуге и 3 - в контризображении).Были выявлены области звездообразования, которые оказались намного ярче аналогичных областей в нашей Галактике. С помощью изучения спектра наиболее ярких областей (где усиление достигает максимального значения, равного 42) удалось заглянуть в 100-парсековую область галактики. В дальнейшем ученые с помощью спектральных исследований планирует провести анализ этих областей звездообразования более тщательно, чтобы лучше понять механизм образования галактик на больших красных смещениях.