Durante séculos cartógrafos gostavam de retratar monstros ao longo das bordas de seus mapas. Agora, os investigadores têm representado uma galáxia monstruoso perto da borda do Universo traçado com detalhes sem precedentes usando o Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA), com a assistência de um "telescópio natural" conhecida como uma lente gravitacional.
A galáxia é vista em uma época em que o Universo tinha 15% de sua idade atual, apenas 2,4 bilhões de anos após o Big Bang. A luz assumiu o dobro da idade da Terra para nós (11,4 bilhões de anos) alcançar, desviando ao longo do caminho em torno de uma grande galáxia em primeiro plano que é relativamente próximo a 4 bilhões de anos-luz de distância do nosso Sistema Solar. A galáxia do primeiro plano está agindo como uma lente, entortar a luz de SDP.81 e criando um exemplo quase perfeito de um fenômeno conhecido como um anel de Einstein.
A equipe modelados os efeitos Lensing e corrigida por eles para revelar a distribuição de enormes berços estelares na galáxia monstruoso mostrado na imagem acima. Como um bônus, o mesmo modelo indica, pela primeira vez, a existência de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia em primeiro plano.
Durante sua alta resolução campanha de observação teste em outubro de 2014, ALMA fizeram imagens da galáxia SDP.81 monstruoso, localizado 11,7 bilhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação de Hydra. Uma lente gravitacional criado por uma galáxia em primeiro plano maciço de 3,4 bilhões de anos-luz de nós age como um telescópio naturais, ampliando a imagem de SDP.81.
A imagem se torna mais brilhante, mas manchas em forma de anel, como pode ser visto na Figura 1. Esta imagem ultra-afiado do anel surpreendeu astrônomos em todo o mundo, mas tem sido difícil de compreender os pormenores da sua estrutura complicada.Yoichi Tamura e Masamune Oguri, professores assistentes na Universidade de Tóquio, juntamente com pesquisadores doObservatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), construído o melhor modelo para data para a lente gravitacional.
Usando esse modelo, eles corrigido dos efeitos de lentes gravitacionais e revelou que SDP.81 é uma galáxia monstruoso formar estrelas a centenas de milhares de vezes a taxa vemos na Via Láctea. Este é um passo importante para entender o processo evolutivo de galáxias starburst e buracos negros supermassivos em galáxias.
Teoria da Relatividade Geral de Einstein nos diz que um objeto de grande massa curva o espaço eo tempo. Como mostrado na Figura 2, a luz que viaja através desse espaço-tempo curvo dobra-se para seguir a curva, assim, o objecto com massa funciona como uma lente cósmica. Nos raros casos em que uma galáxia distante, uma galáxia interveniente produzir uma lente gravitacional, ea Terra se alinham perfeitamente, a imagem forma um círculo de luz conhecido como um anel de Einstein. Essas lentes gravitacionais fazer os objetos distantes parecem muito maior e mais brilhante, ajudando os astrônomos a estudar as galáxias, buracos negros e matéria escura no Universo distante.
SDP.81 é um excelente exemplo de um anel de Einstein. ALMA detectadas ondas de rádio com um comprimento de onda de um milímetro emitida pelo gás molecular frio e poeira, os ingredientes de estrelas e planetas, com uma resolução de 23 milisegundos de arco, que ultrapassa a resolução do Telescópio Espacial Hubble. A imagem é tão nítida que os investigadores encontraram curvas, galhos e pequenas estruturas granuladas dentro do anel.
Para compreender as causas dessas estruturas finas, a equipa de investigação produziu um modelo sofisticado da lente gravitacional. Este modelo é único em sua capacidade de ajustar precisamente por distorções na lente, como corrigir o astigmatismo.
O modelo mostra que as estruturas finas no anel refletem a estrutura interna do SDP.81. Os pesquisadores descobriram que várias nuvens de pó com tamanhos de 200 - 500 anos-luz são distribuídos dentro de uma região elíptica 5000 anos-luz (Figura 3). As nuvens de poeira são pensados para ser as nuvens moleculares gigantes, os locais de nascimento de estrelas e planetas. As nuvens em SDP.81 têm tamanhos semelhantes aos encontrados em nossa Via Láctea e galáxias próximas (Figura 4). Esta é a primeira vez astrônomos têm sido capazes de revelar a estrutura interna de uma tal Galaxy distante.
A imagem ALMA de alta resolução também permite aos pesquisadores a buscar "a imagem central" da galáxia de fundo, o que está previsto para aparecer no centro do anel de Einstein. Se a galáxia em primeiro plano tem um buraco negro supermassivo no centro, a imagem central torna-se muito mais fraca (Figura 5). Assim, o brilho da imagem central reflecte a massa do buraco negro no primeiro plano Galaxy. A imagem central de SDP.81 é muito fraco, levando a equipe a concluir que a galáxia do primeiro plano contém um buraco negro gigante mais de 300 milhões de vezes mais massivo do que o Sol
A lente gravitacional actua como um telescópio naturais, aumentando a sensibilidade e resolução sem precedentes já de ALMA.Usando telescópios poderosos, a equipe continua a desvendar os mistérios que cercam a formação e evolução de galáxias starburst monstruosos e buracos negros supermassivos.
Esta imagem composta mostra acima SDP.81; a região central laranja brilhante do anel revela a poeira brilhante nesta galáxia distante; as porções de baixa resolução circundantes do anel rastrear a luz de comprimento de onda emitida por milímetro de monóxido de carbono; o elemento azul difusa no centro do anel é do Galaxy lensing interveniente.
O Galaxy diário via Instituto Nacional de Ciências Naturais
Crédito da imagem: ALMA / NRAO / ESO / NAOJ / B. Saxton / AUI / NSF / NASA / ESA / Hubble / T. Hunter
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