Buat pertama kalinya, ahli astronomi dapat menggabungkan imej optik terdalam di alam semesta, yang diperolehi oleh Hubble Space Telescope, dengan gambar yang sama tajam di bahagian inframerah dekat spektrum menggunakan sistem bintang panduan laser baru yang canggih untuk optik adaptif di Balai Cerap WM Keck di Hawaii. Pemerhatian baru, yang dibentangkan pada pertemuan Persatuan Astronomi Amerika (AAS) di San Diego minggu ini, menunjukkan perincian galaksi bertabrakan dengan lubang hitam besar di teras mereka, yang dilihat pada jarak sekitar 5 bilion tahun cahaya, ketika alam semesta berada lebih dari separuh usia sekarang.
Mengamati galaksi yang jauh di jarak inframerah menunjukkan populasi bintang yang lebih tua daripada yang dapat dilihat pada panjang gelombang optik, dan cahaya inframerah juga menembusi awan debu antara bintang dengan lebih mudah daripada cahaya optik. Gambar inframerah baru galaksi jauh diperoleh oleh pasukan penyelidik dari University of California, Santa Cruz, UCLA, dan W. Keck Observatory. Jason Melbourne, seorang pelajar siswazah di UC Santa Cruz dan pengarang utama kajian itu, mengatakan penemuan awal merangkumi beberapa kejutan dan penyelidik akan terus menganalisis data dalam minggu-minggu akan datang.
"Kami tidak pernah dapat mencapai tingkat resolusi spasial ini pada inframerah sebelumnya," kata Melbourne.
Selain Melbourne, pasukan penyelidik, yang diketuai oleh David Koo dari UCSC dan James Larkin dari UCLA, termasuk Jennifer Lotz, Claire Max, dan Jerry Nelson di UCSC; Shelley Wright dan Matthew Barczys di UCLA; dan Antonin H. Bouchez, Jason Chin, Scott Hartman, Erik Johansson, Robert Lafon, David Le Mignant, Paul J. Stomski, Douglas Summers, Marcos A. van Dam, dan Peter L. Wizinowich di Balai Cerap Keck.
“Untuk pertama kalinya dalam gambar alam semesta yang mendalam ini kita dapat menutup semua panjang cahaya dari optik ke inframerah dengan tingkat resolusi spasial yang sama. Ini membolehkan kita memerhatikan substruktur terperinci dalam galaksi yang jauh dan mengkaji bintang penyusunnya dengan ketepatan yang tidak mungkin kita dapati sebaliknya, ”kata Koo, seorang profesor astronomi dan astrofizik di UCSC.
Gambar-gambar itu diperoleh oleh Wright dan pasukan Keck AO semasa menguji sistem optik adaptif bintang panduan laser pada Teleskop Keck II sepanjang 10 meter. Ini adalah gambar berkualiti tinggi sains dari galaksi jauh yang diperoleh dengan sistem baru. Ini menandakan langkah utama Pusat Kajian Perbendaharaan Optik Adaptive (CATS), yang akan menggunakan optik adaptif untuk melihat sejumlah besar galaksi samar, jauh di alam semesta awal, kata ULCA Larkin.
"Kami telah bekerja keras selama beberapa tahun dengan mengambil data mengenai bintang-bintang yang terang. Tetapi kami sangat terhad dari segi jumlah dan jenis objek yang dapat kami perhatikan. Hanya dengan laser kita kini dapat mencapai sasaran terkaya dan paling menarik. " Larkin berkata.
Optik adaptif (AO) membetulkan kesan kabur atmosfera, yang secara serius menurunkan gambar yang dilihat oleh teleskop darat. Sistem AO dengan tepat mengukur kekaburan ini dan memperbetulkan gambar menggunakan cermin yang boleh berubah bentuk, menerapkan pembetulan ratusan kali sesaat. Untuk mengukur kekaburan, AO memerlukan sumber cahaya yang terang di bidang pandang teleskop, yang dapat dibuat secara artifisial dengan menggunakan laser untuk membangkitkan atom natrium di atmosfer atas, menyebabkan mereka bersinar. Tanpa bintang panduan laser seperti itu, ahli astronomi terpaksa bergantung pada bintang terang ("bintang panduan semula jadi"), yang secara drastik menghadkan tempat AO dapat digunakan di langit. Tambahan pula, bintang panduan semula jadi terlalu terang untuk membolehkan pemerhatian galaksi yang sangat samar dan jauh di bahagian langit yang sama, kata Koo.
"Kemunculan bintang panduan laser di Keck telah membuka langit untuk pemerhatian optik adaptif, dan kita sekarang dapat menggunakan Keck untuk fokus pada bidang-bidang di mana kita sudah memiliki gambar optik mendalam dari Hubble Space Telescope," kata Koo.
Kerana diameter cermin Keles Telescope empat kali lebih besar daripada Hubble, ia dapat memperoleh gambar empat kali lebih tajam daripada Hubble di inframerah dekat sekarang bahawa sistem optik adaptif bintang panduan laser tersedia untuk mengatasi kesan kabur atmosfera.
Gambar-gambar yang sedang dipersembahkan pada pertemuan AAS diperoleh di daerah langit yang dikenal sebagai medan BARANG-Selatan, di mana pemerhatian mendalam telah dibuat oleh Hubble, Observatorium sinar-X Chandra, dan teleskop lain. Terdapat enam galaksi samar dalam gambar, termasuk dua sumber sinar-X yang dikenal pasti oleh Chandra. Pelepasan sinar-X, digabungkan dengan morfologi yang tidak teratur dari objek-objek ini, menunjukkan aktiviti penggabungan baru-baru ini, kata Melbourne. Penggabungan dapat mengalirkan sejumlah besar bahan ke pusat galaksi, dan pelepasan sinar-X dari pusat galaksi menunjukkan adanya lubang hitam besar yang secara aktif memakan bahan.
"Kami sekarang cukup yakin bahawa kami melihat galaksi yang mengalami penggabungan baru-baru ini," kata Melbourne. "Salah satu sistem ini mempunyai nukleus ganda, jadi anda sebenarnya dapat melihat dua inti galaksi yang bergabung. Sistem lain sangat tidak teratur - ia kelihatan seperti bangkai kereta api - dan merupakan sumber sinar-X yang jauh lebih kuat.
Selain menyalakan nukleus galaksi dengan pelepasan sinar-x, penggabungan juga cenderung mencetuskan pembentukan bintang baru dengan mengejutkan dan memampatkan awan gas. Oleh itu, para penyelidik terkejut apabila mendapati bahawa sistem dengan nukleus berganda dikuasai oleh bintang yang agak tua dan nampaknya tidak menghasilkan banyak bintang muda.
"Sekiranya kita benar mengenai senario penggabungan, maka penggabungan ini berlaku antara dua galaksi yang telah membentuk sebahagian besar bintang mereka berbilion tahun sebelumnya dan tidak memiliki banyak gas yang tersisa untuk membuat bintang baru," kata Melbourne.
Sekiranya kajian tambahan menunjukkan bahawa objek-objek seperti itu biasa terjadi pada masa yang lalu, pemerhatian ini dapat membantu menjelaskan salah satu teka-teki pembentukan galaksi. Menurut teori pembentukan galaksi hierarki yang berlaku, galaksi besar terbentuk selama berbilion tahun melalui penggabungan antara galaksi yang lebih kecil. Sejak penggabungan mencetuskan pembentukan bintang, sukar untuk menjelaskan kewujudan galaksi sangat besar yang kekurangan populasi bintang muda yang ketara.
"Satu idea ialah anda boleh melakukan penggabungan kering, di mana dua galaksi penuh bintang lama tetapi gas kecil bergabung tanpa membentuk banyak bintang baru. Apa yang kita lihat dalam objek ini selaras dengan penggabungan kering, ”kata Melbourne. "Bahkan dalam penggabungan kering, mungkin masih ada cukup gas untuk memberi makan lubang hitam, menghasilkan pelepasan sinar-X, tetapi tidak cukup untuk menghasilkan ledakan pembentukan bintang yang kuat."
Pemerhatian lebih jauh pada panjang gelombang pertengahan hingga inframerah jauh, yang diharapkan akhir tahun ini dari Spitzer Space Telescope, dapat membantu mengesahkan ini. Data Spitzer akan memberikan petunjuk yang lebih baik mengenai kandungan debu galaksi, pemboleh ubah penting dalam menafsirkan pemerhatian ini, kata Melbourne.
Sistem optik adaptif bintang panduan laser dibiayai oleh W. Keck Foundation. Sistem bintang panduan laser buatan dikembangkan dan disatukan dalam kerjasama antara Makmal Nasional Lawrence Livermore dan W. Laser tersebut disatukan di Keck dengan bantuan Dee Pennington, Curtis Brown, dan Pam Danforth. Kamera inframerah dekat NIRC2 dikembangkan oleh California Institute of Technology, UCLA, dan Keck Observatory. Observatorium Keck dikendalikan sebagai perkongsian saintifik antara CalTech, University of California, dan Pentadbiran Aeronautik dan Angkasa Negara.
Karya ini telah disokong oleh Pusat Adaptive Optics, sebuah Pusat Sains dan Teknologi Yayasan Sains Nasional yang dikendalikan oleh UC Santa Cruz.
Sumber Asal: Siaran Berita Keck
