Snímok s dlhou expozíciou, ktorý spravil kozmický teleskop NASA, Hubble Space telescope, je doteraz najhlbším pohľadom na kopu galaxií. Obsahuje obrazy doteraz najslabších a najmladších galaxií, aké sme kedy uvideli.
Objektom záujmu sa stala kopa Abell 2744, ktorá obsahuje niekoľko stoviek galaxií tak, ako vyzerali pred 3,5 miliardami rokov. Nesmierna gravitácia v popredí tejto kopy sa využíva ako gravitačná šošovka. Tá lomí priestor a zväčšuje obrazy objektov, ktoré sa nachádzajú vo väčšej vzdialenosti v pozadí. Vidíme tak objekty ako vyzerali pred viac než 12 miliardami rokov, krátko po Veľkom tresku.
"The Frontier Fields je experiment. Môžeme využiť mimoriadnu kvalitu obrazu z HST a Einsteinovu teóriu všeobecnej teórie relativity na hľadanie prvotných galaxií?" povedal, riaditeľ Space Telescope Science Institute Matt Mountain. "Spolu s inými veľkými observatóriami sme vytvorili spoločný projekt, ktorý bude využívať kopy galaxií a skúmať obdobie prvej miliardy rokov existencie vesmíru."
Simultánne pozorovania tejto oblasti robili aj ďalšie dve veľké observatóriá NASA, Spitzer Space Telescope a the Chandra X-ray Observatory. Mozaika tejto multispektrálnej informácie podľa očakávaní poskytne nový pohľad na vznik a vývoj galaxií a ich sprevádzajúcich čiernych dier.
Snímok z HST ukazuje takmer 3000 týchto galaxií v pozadí. Okrem toho sú na snímku stovky galaxií v popredí v kope. Ich obrazy sú nielen jasnejšie, ale tiež v rámci celého poľa rozmazané a pretiahnuté, duplikované.
Vďaka javu gravitačnej šošovky sú galaxie na pozadí zväčšené a javia sa až 10 - 20 krát väčšie než sú v skutočnosti. A čo viac. Najslabšie z týchto veľmi zväčšených objektov majú vnútornú jasnosť asi 10 až 20 krát slabší než akékoľvek skôr pozorované galaxie.
Dáta z HST sú okamžite k dispozícii celej astronomickej komunite na celom svete. Celé tímy výskumných pracovníkov budú robiť podobnú štúdiu a zložené dáta z vizuálnej oblasti prepojené s pozadím galaktickej kopy nám pomôžu lepšie pochopiť vývojové fázy galaxií.
Aj keď popredie kopy Abell 2744 bolo intenzívne študované ako jedna z najviac hmotných galaktických kôp vo vesmíre, táto expozícia odhaľuje ďalšie nové detaily kopy. Hubble zachytil trpasličiu galaxiu v kope s hmotnosťou zodpovedajúcou 1/1000 hmotnosti našej Galaxie. Na druhom konci veľkostného spektra Hubble deteguje rozštiepené svetlo od niekoľkých obrích centrálnych kôp galaxií, ktoré sú 100 krát hmotnejšie než naša Galaxia. Tiež bolo zachytené slabé svetlo od hviezd vo vnútri kopy, ktoré boli vystrčené z galaxií vďaka gravitačným interakciám. Tieto nové hlboké snímky astronómom tiež pomôžu zmapovať temnú hmotu v kope a to v doteraz nevídaných detailoch. Bude možné zmapovať deformačné efekty na svetle v pozadí. Väčšinu hmoty kopy tvorí práve neviditeľná forma hmoty.
Ako vyfotografovať kopu Abell sa prístroj HST Wide Field Camera 3 na ďalekohľade Advanced Camera for Surveys, učil na susednom poli, ktoré leží 6 oblúkových minút od kopy. V tejto oblasti kozmický teleskop rozlíšil asi 10 000 galaxií vo viditeľnom svetle, z ktorých väčšina sú náhodne rozptýlené galaxie. Modré galaxie sú vzdialené galaxie, kde sa doteraz tvoria nové hviezdy. Vidíme tak do obdobia pred viac než 8 miliardami rokov. Na okraji kopy Abell 2744 je tiež niekoľko veľkých červených galaxií.
Toto pole bude HST skúmať opäť v máji 2014, ale HST kamery určené na snímanie vo viditeľnej a infračervenej oblasti spektra sa už prepnú na finálny cieľ. To umožní v obidvoch oblastiach udržať celú farebnú škálu od ultrafialového svetla až po blízke infračervené.
S každou novou kamerou nainštalovanou na HST videl kozmický teleskop hlbšie. Či sa má HST zaoberať exponovaním stále hlbších hviezdnych polí, bude otázkou, na ktorú je treba lepšie posúdiť celý projekt a tým pádom vytvoriť vedecké odôvodnenie a potrebnosť projektu. Z tohto dôvodu Space Telescope Science Institute (STScI) v Baltimore vytvoril pracovnú skupinu "The Hubble Frontier Fields". Skupina The Hubble Frontier Fields vznikla na základe diskusie na vysokej úrovni pracovnej skupiny STScI, ktorá plánuje vedecké projekty HST na ďalšie roky. Po niekoľkých projektoch Hubble Deep Field si astronómovia uvedomili, že je ešte množstvo vecí, ktoré sa potrebujeme dozvedieť o vzdialenom vesmíre. Tieto poznatky môžu pomôcť v plánovaní pozorovacej stratégie pripravovaného teleskopu James Webb Space Telescope.
Astronómovia si tiež pochvaľujú spoluprácu s inými observatóriami, ako je Spitzer, Chandra a nová Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). V nasledujúcich rokoch bude vyfotografovaných ešte päť ďalších párov polí. Najbližším plánovaným cieľom je kopa galaxií MACS J0416.1-2403, ktorých pozorovaní sa začalo začiatkom tohto roku.
Zdroj: STScI-2014-01 z 7. 1. 2014
Autor: Dalibor Hanžl
Preložil: Peter Kráčalík