Komunikat prasowy

Wszechświat płomieni

Spektrograf MUSE pokazał, że prawie całe niebo we wczesnym Wszechświecie świeci w emisji Lyman-alfa

1 października 2018

Głębokie obserwacje wykonane przy pomocy spektrografu MUSE na należącym do ESO teleskopie VLT pokazały wielkie kosmiczne rezerwuary wodoru atomowego otaczającego odległe galaktyki. Niebywała czułość MUSE pozwoliła na bezpośrednie obserwacje słabych obłoków wodoru świecących w emisji Lyman-alfa we wczesnym Wszechświecie – pokazując, że prawie całe niebo "płonie" w niewidoczny sposób.

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył niespodziewaną ilość emisji Lyman-alfa w obszarze Ultragłębokiego Pola Hubble’a (HUDF). Naukowcy wykorzystali instrument MUSE na należącym do ESO teleskopie VLT. Odkryta emisja pokrywa prawie całe pole widzenia – co skłoniło zespół badawczy do ekstrapolacji, iż prawie całe niebo w niewidoczny sposób świecie w emisji Lyman-alfa z wczesnego Wszechświata [1].

Astronomowie od dawna są przyzwyczajeni do nieba jawiącego się w zupełnie różny sposób na innych długościach fali, ale zakres obserwowanej emisji Lyman-alfa mimo tego był niespodzianką. „Uświadamiając sobie, że całe niebo świeci w zakresie optycznym, gdy obserwujemy emisję Lyman-alfa od odległych obłoków wodoru, było niczym otworzenie oczu” wyjaśnił Kasper Borello Schmidt, członek zespołu astronomów, którzy uzyskali opisany rezultat.

„To wielkie odkrycie!” dodał Themiya Nanayakkara, również należący do zespołu. „Gdy następnym razem spojrzycie na nocne niebo w bezksiężycową noc i zobaczycie gwiazdy, wyobraźcie sobie niewidoczną poświatę wodorową: pierwsze cegiełki Wszechświata rozświetlające całe nocne niebo.”

Obszar HUDF jest niezwykle ciekawym rejonem w konstelacji Pieca, którego mapy zostały wykonane w 2004 r. przez należący do NASA/ESA Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Teleskop Hubble’a spędził ponad 270 godzin cennego czasu obserwacyjnego patrząc na ten fragment kosmosu głębiej niż kiedykolwiek.

Obserwacje HUDF ujawniły tysiące galaktyk rozsianych po – wydawałoby się – ciemnym fragmencie nieba, dając nam poniżający pokaz skali Wszechświata. A teraz niesamowite możliwości MUSE pozwoliły nam zajrzeć jeszcze głębiej. Detekcja emisji Lyman-alfa w polu HUDF jest pierwszym razem, gdy astronomowie byli w stanie zobaczyć słabą emisję od gazowych otoczek najwcześniejszych galaktyk. Zaprezentowane zdjęcie pokazuje promieniowanie Lyman-alfa w kolorze niebieskim, nałożone na ikoniczne zdjęcie Ultragłębokiego Pola Hubble’a (HUDF).

MUSE, instrument stojący za najnowszymi obserwacjami, to najnowocześniejszy spektrograf całego pola zainstalowany na Teleskopie Głównym nr 4 w ramach zespołu teleskopów VLT, w należącym do ESO Obserwatorium Paranal [2]. Gdy MUSE obserwuje niebo, widzi rozkład długości fali światła na każdym pikseli swojego detektora. Patrzą na pełne widmo światła od obiektów astronomicznych uzyskujemy głęboki wgląd w astrofizyczne procesy zachodzące we Wszechświecie [3].

"Dzięki tym obserwacjom MUSE, uzyskujemy kompletnie nowy widok na rozmyty gaz otaczający galaktyki we wczesnym Wszechświecie” komentuje Philipp Richter, kolejny członek zespołu badawczego.

Międzynarodowa grupa badawcza, która dokonała opisywanych obserwacji, zidentyfikowała wstępnie co powoduje, że odległe obłoki wodoru emitują promieniowanie Lyman-alfa, ale dokładne wyjaśnienie nadal pozostaje zagadką. Jednak, ponieważ ta słaba wszechobecna poświata jest uważana, za występującą na całym nocnym niebie, przyszłe badania zapewne pozwolą dowiedzieć się czegoś więcej o jej pochodzeniu.

“W przyszłości planujemy wykonać jeszcze bardziej dokładne pomiary” podsumowuje Lutz Wisotzki, kierownik zespołu. „Chcemy dowiedzieć się szczegółów na temat tego, w jaki sposób te olbrzymie kosmiczne rezerwuary wodoru atomowego są rozmieszczone w kosmosie.”

Uwagi

[1] Światło podróżuje oszałamiająco szybko, ale jedna ze skończoną prędkością, co oznacza, że światło docierające do Ziemi z ekstremalnie odległych galaktyk potrzebuje bardzo długiego czasu na podróż, dając nam wgląd w przeszłości, w okres, gdy Wszechświa był znacznie młodszy.

[2] Teleskop Główny nr 4 w zespole teleskopów VLT, Yepun, posiada zestaw wyjątkowych instrumentów naukowych i zaawansowanych technologicznie systemów, w tym Adaptive Optics Facility, która została otrzymała niedawno w 2018 r. nagrodę Paul F. Forman Team Engineering Excellence Award od Amerykańskiego Towarzystwa Optycznego.

[3] Promieniowanie Lyman-alfa, które MUSE obserwuje, pochodzi z przejść elektronowych w atomach wodoru, które świecą na falach o długości około 122 nanometrów. W efekcie promieniowanie to jest w pełni absorbowane przez ziemską atmosferę. Jedynie przesunięta ku czerwieni emisja Lyman-alfa od ekstremalnie odległych galaktyk ma wystarczająco długą długość fali, aby bez przeszkód przejść przez ziemską atmosferę o zostać wykryta przy pomocy naziemnych teleskopów ESO.

Więcej informacji

Wyniki badań zaprezentowano w artykule pt. “Nearly 100% of the sky is covered by Lyman-α emission around high redshift galaxies”, który został opublikowany dzisiaj w czasopiśmie Nature.

Skład zespołu badawczego: Lutz Wisotzki (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Niemcy), Roland Bacon (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, Francja), Jarle Brinchmann (Universiteit Leiden, the Netherlands; Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Universidade do Porto, Portugalia), Sebastiano Cantalupo (ETH Zürich, Szwajcaria), Philipp Richter (Universität Potsdam, Niemcy), Joop Schaye (Universiteit Leiden, Holandia), Kasper B. Schmidt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Niemcy), Tanya Urrutia (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Niemcy), Peter M. Weilbacher (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Niemcy), Mohammad Akhlaghi (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, Université de Lyon, Francja), Nicolas Bouché (Université de Toulouse, Francja), Thierry Contini (Université de Toulouse, Francja), Bruno Guiderdoni (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon, L’Université de Lyon, Francja), Edmund C. Herenz (Stockholms universitet, Szwecja), Hanae Inami (L’Université de Lyon, Francja), Josephine Kerutt (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Niemcy), Floriane Leclercq (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon,L’Université de Lyon, Francja), Raffaella A. Marino (ETH Zürich, Szwajcaria), Michael Maseda (Universiteit Leiden, Holandia), Ana Monreal-Ibero (Instituto Astrofísica de Canarias, Hiszpania; Universidad de La Laguna, Hiszpania), Themiya Nanayakkara (Universiteit Leiden, Holandia), Johan Richard (CRAL - CNRS, Université Claude Bernard Lyon 1, ENS de Lyon,L’Université de Lyon, Francja), Rikke Saust (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Niemcy), Matthias Steinmetz (Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam, Niemcy) oraz Martin Wendt (Universität Potsdam, Niemcy).

ESO jest wiodącą międzyrządową organizacją astronomiczną w Europie i najbardziej produktywnym obserwatorium astronomicznym na świecie. Ma 16 krajów członkowskich: Austria, Belgia, Czechy, Dania, Finlandia, Francja, Hiszpania, Irlandia, Holandia, Niemcy, Polska, Portugalia, Szwajcaria, Szwecja, Wielka Brytania oraz Włochy, dodatkowo Chile jest kraje gospodarzem, a Australia strategicznym partnerem. ESO prowadzi ambitne programy dotyczące projektowania, konstrukcji i użytkowania silnych naziemnych instrumentów obserwacyjnych, pozwalając astronomom na dokonywanie znaczących odkryć naukowych. ESO odgrywa wiodącą rolę w promowaniu i organizowaniu współpracy w badaniach astronomicznych. ESO zarządza trzema unikalnymi, światowej klasy obserwatoriami w Chile: La Silla, Paranal i Chajnantor. W Paranal ESO posiada teleskop VLT (Very Large Telescope - Bardzo Duży Teleskop), najbardziej zaawansowane na świecie astronomiczne obserwatorium w świetle widzialnym oraz dwa teleskopy do przeglądów. VISTA pracuje w podczerwieni i jest największym na świecie instrumentem do przeglądów nieba, natomiast VLT Survey Telescope to największy teleskop dedykowany przeglądom nieba wyłącznie w zakresie widzialnym. ESO jest głównym partnerem ALMA, największego istniejącego projektu astronomicznego. Z kolei na Cerro Armazones, niedaleko Paranal, ESO buduje 39-metrowy teleskop ELT (Extremely Large Telescope - Ekstremalnie Wielki Teleskop), który stanie się „największym okiem świata na niebo”.

Linki

• Zdjęcia MUSE
• Zdjęcia VLT

Kontakt

Lutz Wisotzki
Leibniz-Institut für Astrophysik Potsdam
Potsdam, Germany
Tel.: +49 331 7499 532
E-mail: lwisotzki@aip.de

Roland Bacon
MUSE Principal Investigator / Lyon Centre for Astrophysics Research (CRAL)
Lyon, France
Tel. kom.: +33 6 08 09 14 27
E-mail: rmb@obs.univ-lyon1.fr

Calum Turner
ESO Public Information Officer
Garching bei München, Germany
Tel.: +49 89 3200 6670
Tel. kom.: +49 151 1537 3591
E-mail: pio@eso.org

Krzysztof Czart (Kontakt dla mediów Polska)
Sieć Popularyzacji Nauki ESO oraz Urania - Postępy Astronomii
Toruń, Polska
Tel.: +48 513 733 282
E-mail: eson-poland@eso.org

Śledź ESO w mediach społecznościowych