astrônomos UCLA fizeram a primeira medição precisa da abundância de oxigênio em uma galáxia distante. Oxygen, o terceiro elemento mais abundante química no universo, é criado dentro das estrelas e liberados no gás interestelar quando as estrelas morrem. Quantificar a quantidade de oxigênio é a chave para a compreensão de como a matéria circula dentro e fora de galáxias.
Esta pesquisa é publicada on-line na Astrophysical Journal Letters, e baseia-se em dados recolhidos no Observatório WM Keck, em Mauna Kea, no Havaí.
"Esta é de longe a galáxia mais distante para o qual a abundância de oxigênio, na verdade, foi medido", disse Alice Shapley, professor do UCLA da astronomia, e co-autor do estudo. "Nós estamos olhando para trás no tempo nesta galáxia como apareceu 12 bilhões de anos atrás."
Sabendo a abundância de oxigênio na galáxia chamada COSMOS-1908 é um importante trampolim para permitir que os astrônomos a entender melhor a população de galáxias tênues e distantes observada quando o Universo tinha apenas alguns bilhões de anos e Galaxy Evolution, disse Shapley.
COSMOS-1908 mostrado acima, contém aproximadamente 1 bilhão de estrelas.Em contraste, a Via Láctea contém cerca de 100 bilhões de estrelas; algumas galáxias no universo contêm muitos mais, enquanto outros contêm muito menos.Além disso, COSMOS-1908 contém aproximadamente apenas 20 por cento da abundância de oxigênio que é observado no sol.
Normalmente, os astrônomos contam com técnicas extremamente indiretos e imprecisas para estimar a abundância de oxigênio para a grande maioria das galáxias distantes. Mas, neste caso, os pesquisadores da UCLA usou uma medição direta, disse Ryan Sanders, estudante de graduação astronomia e principal autor do estudo.
"Fechar as galáxias são muito mais brilhante, e nós temos um bom método para determinar a quantidade de oxigênio em galáxias próximas", disse Sanders. Em galáxias tênues e distantes, a tarefa é dramaticamente mais difícil, mas COSMOS-1908 era um caso para o qual Sanders foi capaz de aplicar o método "robusto" comumente aplicado a galáxias próximas. "Esperamos que este será o primeiro de muitos", disse ele.
Shapley disse que, antes de pesquisadores de descoberta de Sanders não sabia se poderia medir quanto oxigênio havia nessas galáxias distantes.
"A descoberta de Ryan mostra que podemos medir o oxigênio e comparar estas observações com modelos de como as galáxias se formam e que sua história de formação estelar é", disse Shapley.
A quantidade de oxigênio em uma galáxia é determinada principalmente por três fatores: a quantidade de oxigênio vem de grandes estrelas que terminam suas vidas violentamente em explosões de supernovas - um fenômeno onipresente no início do universo, quando a taxa de nascimentos estelares foi dramaticamente maior do que o taxa de hoje no universo; quanto de que o oxigênio se ejetado da galáxia pelos chamados "super ventos", que impulsionam oxigênio e outros gases interestelares de galáxias em centenas de milhares de milhas por hora; e quanto gás primordial entra na galáxia do meio intergaláctico, que não contém muito oxigênio.
"Se podemos medir quanto oxigênio está em uma galáxia, ele vai nos dizer sobre todos esses processos", disse Shapley, que, junto com Sanders, está interessado em aprender como as galáxias se formam e evoluem, por que as galáxias têm estruturas diferentes, e como galáxias trocar material com seus ambientes intergalácticas.
Shapley espera que as medições de oxigênio irá revelar que os ventos de super são muito importantes em como as galáxias evoluíram. "Medir o teor de oxigênio de galáxias ao longo do tempo cósmico é um dos principais métodos que temos para entender como as galáxias crescem, assim como a forma como eles expelem gás para o meio intergaláctico", disse ela.
Os pesquisadores usaram um instrumento extremamente avançada e sofisticada chamada MOSFIRE (Espectrômetro Multi-Objeto de Infra-Red Exploração) instalado no telescópio Keck I no Observatório Keck. Este instrumento de cinco toneladas foi projetado para estudar os mais distantes, mais fracas galáxias, disse UCLA física e astronomia professor Ian McLean, líder do projeto na MOSFIRE e diretor do Laboratório de infravermelho do UCLA para a Astrofísica. McLean construiu o instrumento com colegas da UCLA, o Instituto de Tecnologia da Califórnia e UC Santa Cruz e sub-empreiteiros industriais.
MOSFIRE recolhe fótons de luz visível a partir de objetos de bilhões de anos-luz de distância, cujos comprimentos de onda têm sido esticado ou "desvio para o vermelho" para o infravermelho pela expansão do universo. Devido à velocidade da luz finita, MOSFIRE está fornecendo uma visão dessas galáxias que existiam milhares de milhões de anos atrás, quando a luz começou a viajar para a Terra.
MOSFIRE é um instrumento do tipo conhecido como uma "espectrógrafo", que espalha a luz dos objectos astronómicas para fora em um espectro de comprimentos de onda separados (cores), indicando a quantidade específica de energia emitida em cada comprimento de onda. Espectrógrafos permitir que astrônomos para determinar o conteúdo químicas de galáxias, porque os diferentes elementos químicos - tais como oxigênio, carbono, ferro ou hidrogênio - cada fornecer uma impressão espectral única, que emite luz em comprimentos de onda específicos.
Para caracterizar os conteúdos químicos de COSMOS-1908, Sanders analisaram um determinado comprimento de onda no espectro MOSFIRE desta galáxia que é sensível à quantidade de oxigênio. "MOSFIRE feita a medição de Ryan possível", disse Shapley, que a descreveu como um "instrumento incrível."
A galáxia NGC 1291 mostrado na parte superior da página é de cerca de 12 bilhões de anos. Então, o que fazer com um anel de estrelas recém-nascidas em torno dele? Nesta imagem recém-lançado do telescópio espacial Spitzer da NASA, gás aprisionado na periferia da galáxia ter provocado o nascimento de estrelas.
O Galaxy diário via UCLA
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