Sebuah tim astronom telah menggunakan teleskop ALMA (Atacama Large Millimeter / submillimeter Array) baru untuk menentukan lokasi lebih dari 100 galaksi pembentuk bintang paling subur di alam semesta awal.
ALMA sangat kuat sehingga, hanya dalam beberapa jam, ia menangkap sebanyak mungkin pengamatan galaksi-galaksi ini seperti yang telah dilakukan oleh semua teleskop serupa di seluruh dunia selama rentang lebih dari satu dekade.
Ledakan kelahiran bintang yang paling subur di alam semesta awal terjadi di galaksi jauh yang mengandung banyak debu kosmik. Galaksi-galaksi ini sangat penting bagi pemahaman kita tentang pembentukan galaksi dan evolusi atas sejarah alam semesta, tetapi debu mengaburkan mereka dan membuat mereka sulit diidentifikasi dengan teleskop cahaya tampak. Untuk memilihnya, para astronom harus menggunakan teleskop yang mengamati cahaya pada panjang gelombang lebih panjang, sekitar satu milimeter, seperti ALMA.
Lihat Lebih Besar | Gambar ini menunjukkan close-up pilihan galaksi ini. Pengamatan ALMA, pada panjang gelombang submillimetre, ditampilkan dalam warna oranye / merah dan dilapiskan pada tampilan inframerah kawasan seperti yang terlihat oleh kamera IRAC pada Spitzer Space Telescope. Kredit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), J. Hodge dkk., A. Weiss dkk., Pusat Sains NASA Spitzer
“Para astronom telah menunggu data seperti ini selama lebih dari satu dekade. ALMA sangat kuat sehingga telah merevolusi cara kita dapat mengamati galaksi ini, meskipun teleskop tidak sepenuhnya selesai pada saat pengamatan, "kata Jacqueline Hodge (Max-Planck-Institut für Astronomie, Jerman), penulis utama dari makalah yang menyajikan pengamatan ALMA.
Peta terbaik sejauh ini dari galaksi berdebu yang jauh ini dibuat dengan menggunakan teleskop Eksperimen Atacama Pathfinder Experiment (APEX) yang dioperasikan ESO. Ia mensurvei sepetak langit seukuran bulan purnama, dan mendeteksi 126 galaksi seperti itu. Namun, dalam gambar APEX, setiap ledakan formasi bintang muncul sebagai gumpalan yang relatif kabur, yang mungkin sangat luas sehingga menutupi lebih dari satu galaksi dalam gambar yang lebih tajam yang dibuat pada panjang gelombang lain. Tanpa mengetahui dengan pasti galaksi mana yang membentuk bintang-bintang, para astronom terhambat dalam studi mereka tentang pembentukan bintang di alam semesta awal.
Penentuan galaksi yang benar membutuhkan pengamatan yang lebih tajam, dan pengamatan yang lebih tajam membutuhkan teleskop yang lebih besar. Sementara APEX memiliki antena tunggal berbentuk antena berdiameter 12 meter, teleskop seperti ALMA menggunakan beberapa antena seperti APEX yang tersebar di jarak yang luas. Sinyal dari semua antena digabungkan, dan efeknya seperti itu dari teleskop raksasa tunggal seluas seluruh array antena.
Lihat Lebih Besar | Gambar ini menunjukkan enam galaksi seperti yang terlihat dalam pengamatan baru tajam oleh ALMA (berwarna merah). Lingkaran merah besar menunjukkan daerah di mana galaksi telah terdeteksi oleh APEX. Teleskop sebelumnya tidak memiliki gambar yang cukup tajam untuk dijabarkan identitas galaksi, banyak kandidat muncul di setiap lingkaran. Pengamatan ALMA, pada panjang gelombang submillimetre, dilapis pada tampilan inframerah wilayah seperti yang terlihat oleh kamera IRAC pada Spitzer Space Telescope (berwarna biru). Kredit: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO), APEX (MPIfR / ESO / OSO), J. Hodge dkk., A. Weiss dkk., Pusat Ilmu Pengetahuan NASA Spitzer
Tim menggunakan ALMA untuk mengamati galaksi dari peta APEX selama fase pertama pengamatan ilmiah ALMA, dengan teleskop yang masih dibangun. Dengan menggunakan kurang dari seperempat dari komplemen akhir dari 66 antena, tersebar pada jarak hingga 125 meter, ALMA hanya membutuhkan dua menit per galaksi untuk menentukan masing-masing dalam wilayah kecil 200 kali lebih kecil dari gumpalan APEX yang luas, dan dengan tiga kali sensitivitas. ALMA jauh lebih sensitif daripada teleskop lain dari jenisnya yang, hanya dalam beberapa jam, itu menggandakan jumlah total pengamatan yang pernah dibuat.
Tidak hanya tim dapat dengan jelas mengidentifikasi galaksi mana yang memiliki daerah pembentukan bintang aktif, tetapi dalam hampir setengah kasus mereka menemukan bahwa beberapa galaksi pembentuk bintang telah dicampur menjadi satu gumpalan tunggal dalam pengamatan sebelumnya. Visi tajam ALMA memungkinkan mereka untuk membedakan galaksi yang terpisah.
"Kami sebelumnya mengira galaksi paling terang ini membentuk bintang seribu kali lebih kuat dari galaksi kita sendiri, Bima Sakti, menempatkan mereka pada risiko meledak terpisah. Gambar-gambar ALMA mengungkapkan banyak galaksi yang lebih kecil yang membentuk bintang-bintang pada tingkat yang agak lebih masuk akal, ”kata Alexander Karim (Durham University, Inggris), anggota tim dan penulis utama makalah pendamping tentang karya ini.
Hasilnya membentuk katalog pertama yang dapat diandalkan secara statistik tentang galaksi pembentuk bintang berdebu di alam semesta awal, dan memberikan fondasi penting untuk penyelidikan lebih lanjut dari sifat-sifat galaksi ini pada panjang gelombang yang berbeda, tanpa risiko salah tafsir karena galaksi yang muncul dicampur bersama.
Terlepas dari visi tajam ALMA dan sensitivitas yang tak tertandingi, teleskop seperti APEX masih memiliki peran untuk dimainkan. “APEX dapat menutupi area luas langit lebih cepat dari ALMA, dan karenanya sangat ideal untuk menemukan galaksi ini. Setelah kami tahu di mana mencarinya, kami dapat menggunakan ALMA untuk menemukannya secara tepat, ”simpul Ian Smail (Durham University, Inggris), penulis bersama makalah baru ini.
Catatan
Pengamatan dilakukan di wilayah langit di konstelasi selatan Fornax (The Furnace) yang disebut Chandra Deep Field South. Ini telah dipelajari secara ekstensif oleh banyak teleskop baik di darat maupun di luar angkasa. Pengamatan baru dari ALMA memperluas pengamatan resolusi tinggi dan mendalam dari wilayah ini ke bagian milimeter / submillimetre dari spektrum dan melengkapi pengamatan sebelumnya.
Melalui ESO