Οι επιστήμονες "ζυγίζουν" ένα μικροσκοπικό γαλαξία έξι δισ. έτη φωτός μακριά

Πηγή: Science Daily, 5 Οκτωβρίου 2007

Ένας μικροσκοπικός γαλαξίας, σχεδόν έξι δισ. έτη φωτός μακριά μας, ο μικρότερος σε μέγεθος και μάζα που γνωρίζουμε να υπάρχει σε αυτή την απόσταση, έχει προσδιοριστεί από μια διεθνή ομάδα επιστημόνων που καθοδηγούνται από δύο ερευνητές από το πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στη Santa Barbara.

Σύνθετη έγχρωμη εικόνα του συστήματος βαρυτικού εστιασμού, που έγινε από στοιχεία του Hubble (μπλε και πράσινο) και του Keck (κόκκινα). Το μπλε δαχτυλίδι είναι ο μικροσκοπικός γαλαξίας υποβάθρου, που παραμορφώθηκε από τη βαρυτική έλξη του γαλαξία-φακού στο πρώτο πλάνο στο κέντρο της εικόνας.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν στοιχεία που συλλέχθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και από το Παρατηρητήριο Keck στη Χαβάη. Αυτός ο γαλαξίας έχει το μισό μέγεθος, και περίπου το ένα δέκατο του "βάρου" των πιο μικρών απόμακρων γαλαξιών που συνήθως παρατηρούνται, και είναι 100 φορές φωτεινότερος από το δικό μας Γαλαξία.

"Ακόμα κι αν αυτός ο γαλαξίας είναι περισσότερο από έξι δισεκατομμύριο έτη μακριά μας, η αναδημιουργημένη εικόνα είναι τόσο καλή όπως είναι και οι συνηθισμένες εικόνες από τα επίγεια τηλεσκόπια της κοντινότερης δομής των γαλαξιών, του σμήνους της Παρθένου, που είναι 100 φορές πιο κοντά σε μας", λέει ο επικεφαλής συντάκτης της εργασίας Phil Marshall, ένας μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο της Santa Barbara.

Ο δεύτερος συντάκτης Tommaso Treu, βοηθός καθηγητής της φυσικής στο ίδιο Πανεπιστήμιο, εξήγησε ότι η εικόνα που τραβήχτηκε οφείλεται στο γεγονός ότι ο μικροσκοπικός γαλαξίας βρίσκεται πίσω από έναν τεράστιο γαλαξία, δημιουργώντας έτσι ένα "δαχτυλίδι Αϊνστάιν".

Η κατανομή της ύλης στο πρώτο πλάνο της εικόνας κάμπτει τις ακτίνες φωτός με τον ίδιο σχεδόν τρόπο που το κάνει ένας φακός. Με τη συγκέντρωση των ακτίνων φωτός, αυτό το φαινόμενο του βαρυτικού εστιασμού αυξάνει την φαινόμενη φωτεινότητα και το μέγεθος του γαλαξία υποβάθρου κατά έναν παράγοντα περισσότερο από 10.

Ο Treu και οι συνάδελφοί του στη συνεργασία Sloan (SLACS) είναι στην πρώτη γραμμή της μελέτης των δακτυλίων του Αϊνστάιν με τη βοήθεια του βαρυτικού εστιασμού. Με το φαινόμενο των φακών βαρύτητας, το φως από τους απόμακρους γαλαξίες εκτρέπεται από το δρόμο του προς τη γη από το πεδίο βαρύτητας  οποιουδήποτε ογκώδους αντικειμένου που βρίσκεται στον δρόμο του. Επειδή το φως κάμπτεται, ο γαλαξίας είναι διαστρεβλωμένος στη μορφή ενός τόξου ή σε πολλαπλάσιες ξεχωριστές εικόνες. Όταν και οι δύο γαλαξίες ευθυγραμμίζονται ακριβώς, το φως σχηματίζει τη μορφή των οφθαλμών ενός ταύρου, που λέγεται δαχτυλίδι Αϊνστάιν, γύρω από το γαλαξία του πρώτου πλάνου.

Η εκτίμηση της μάζας για το γαλαξία, και το συμπέρασμα ότι πολλά από τα αστέρια του έχουν σχηματιστεί πρόσφατα μόνο, πραγματοποιούνται με το συνδυασμό οπτικών και στο εγγύς υπέρυθρο εικόνων από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, ενώ εικόνες στα πιο μεγάλα μήκη κύματος λαμβάνονται με το τηλεσκόπιο Keck.

"Εάν ο γαλαξίας είναι αντιπροσωπευτικός ενός μεγαλύτερου πληθυσμού, θα μπορούσε να είναι μια από τις δομικές μονάδες των σημερινών σπειροειδών γαλαξιών, ή ίσως ένας πρόγονος των σύγχρονων νάνων γαλαξιών", τονίζει ο Treu. "Φαίνεται εντυπωσιακά παρόμοιος με τους μικρότερους γαλαξίες στο σμήνος της Παρθένου, αλλά είναι σχεδόν στα μισά του δρόμου μέχρι την άκρη του Κόσμου."

Μια άλλη βασική πτυχή της έρευνας είναι η χρήση "της προσαρμοστικής οπτικής άστρων με οδηγό λέιζερ." Τα προσαρμοστικά συστήματα οπτικής χρησιμοποιούν φωτεινά αστέρια στο οπτικό πεδίο για να μετρήσουν τη γήινη ατμοσφαιρική θόλωση και να την διορθώσουν μετά σε πραγματικό χρόνο. 

Η μέθοδος αυτή που είναι στο τηλεσκόπιο Keck χρησιμοποιεί ένα ισχυρό λέιζερ για να φωτίσει το στρώμα ατόμων του νατρίου που υπάρχουν στη γήινη ατμόσφαιρα, εξήγησε ο Jason Melbourne, μέλος της ομάδας για την προσαρμοστική οπτική στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στη Santa Cruz. Η εικόνα λέιζερ ενεργεί ως ένα τεχνητό αστέρι, αρκετά φωτεινό για να εκτελέσει την προσαρμοστική οπτική διόρθωση σε μια αυθαίρετη θέση στον ουρανό, επιτρέποντας κατά συνέπεια την πολύ οξύτερη απεικόνιση στο μεγαλύτερο μέρος του ουρανού.