A galáxia acima é visto numa altura 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 chegar até nós (11,4 mil milhões de anos), desviando ao longo do caminho em torno de uma grande galáxia em primeiro plano que é relativamente perto de 4 bilhões de anos-luz de distância do nosso Sistema Solar. A galáxia em 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.
Durante séculos cartógrafos gostavam de retratar monstros ao longo das bordas de seus mapas. No verão passado, os pesquisadores detectaram esta galáxia monstruosa perto da borda do Universo traçado com detalhes sem precedentes usando o Large Millimeter matriz Atacama / submillimeter (ALMA) com a ajuda de um "telescópio natural conhecido como uma lente gravitacional.
A equipe modelados os efeitos Lensing e corrigida por eles para revelar a distribuição de enormes berços estelares na galáxia monstruosa 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 a sua campanha de observação de teste de alta resolução em Outubro de 2014, ALMA fotografada SDP.81 galáxia, localizado 11,7 bilhões de anos-luz de distância da Terra, na constelação Hydra. A lente gravitacional criado por uma galáxia em primeiro plano maciço de 3,4 bilhões de anos-luz de nós age como um telescópio natural, ampliando a imagem de SDP.81.
Esta imagem composta abaixo mostra 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 milímetros de comprimento de onda emitida por monóxido de carbono; o elemento azul difusa no centro do anel é do Galaxy lensing interveniente.
A imagem se torna mais clara mas esfregaços em forma de anel, como pode ser visto na no topo da página. Esta imagem ultra-afiada do anel surpreendeu os astrônomos ao redor do mundo, mas tem sido difícil de compreender os detalhes de sua estrutura complicada. Yoichi Tamura e Masamune Oguri, professores assistentes da Universidade de Tóquio, em conjunto com pesquisadores do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ), construiu o melhor modelo a data para a lente gravitacional.
Usando esse modelo, eles corrigido dos efeitos de lentes e revelou que SDP.81 é uma galáxia monstruosa 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 e tempo. Tal como mostrado na imagem acima, 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 aos astrônomos estudar 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 milliarcseconds, 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 refletir 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 de 5000 anos-luz de diâmetro (Figura 3). As nuvens de poeira são pensados para ser 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 em 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 natural, aumentando a sensibilidade e resolução sem precedentes já do ALMA.Usando telescópios potentes, a equipe continua a desvendar os mistérios que cercam a formação e evolução de galáxias starburst monstruosas e os buracos negros supermassivos.
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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