martedì 25 dicembre 2018

Fossile Del Big Bang Scoperto Con L'Osservatorio WM Keck

Maunakea, Hawaii - Una nube di gas religio, orfana dopo il Big Bang, è stata scoperta nel lontano universo dagli astronomi che utilizzavano il più potente telescopio ottico del mondo, l'Osservatorio WM Keck di Maunakea, nelle Hawaii.


 
Simulazione di galassie e gas nell'universo. All'interno del gas nei (blu) filamenti che collegano le galassie (arancioni) si nascondono rari sacchi di gas incontaminati - vestigia del Big Bang che sono in qualche modo rimasti orfani dalle morti esplosive e inquinanti di stelle, viste qui come onde d'urto circolari attorno ad alcune arance punti. CREDITO: COLLABORAZIONE TNG

La scoperta di un fossile così raro, guidato dallo studente di dottorato Fred Robert e dal professor Michael Murphy alla Swinburne University of Technology, offre nuove informazioni su come si sono formate le prime galassie nell'universo.


"Ovunque guardiamo, il gas nell'universo è inquinato da elementi di rifiuti pesanti provenienti da stelle che esplodono", dice Robert. "Ma questa nuvola particolare sembra incontaminata, non inquinata da stelle anche 1,5 miliardi di anni dopo il Big Bang".

“Se ha tutti gli elementi pesanti a tutti, deve essere inferiore a 1 / 10.000 ° della proporzione che vediamo nel nostro sole Questo è estremamente basso; la spiegazione più convincente è che è una vera reliquia del Big Bang ".

I risultati saranno pubblicati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society . Una stampa preliminare del documento, "Esplorando le origini di una nube di gas nuova, apparentemente priva di metalli, a z = 4.4" è disponibile online all'indirizzo http://arxiv.org/abs/1812.05098 .

Robert e il suo team hanno utilizzato due degli strumenti di Keck Observatory - Echellette Spectrograph and Imager (ESI) e lo spettrometro a reticolo ad alta risoluzione (HIRES) - per osservare lo spettro di un quasar dietro la nube di gas.

Il quasar, che emette un bagliore luminoso di materiale che cade in un buco nero supermassiccio, fornisce una fonte di luce contro cui si possono vedere le ombre spettrali dell'idrogeno nella nube di gas.

"Abbiamo preso di mira i quasar in cui i precedenti ricercatori avevano visto solo ombre dall'idrogeno e non da elementi pesanti in spettri di qualità inferiore", afferma Robert. "Questo ci ha permesso di scoprire rapidamente un fossile così raro con il prezioso tempo sui telescopi gemelli dell'osservatorio di Keck."

Le uniche due altre nuvole fossili conosciute sono state scoperte nel 2011 dal professor Michele Fumagalli dell'Università di Durham, John O'Meara, precedentemente professore al St. Michael's College e ora nuovo Chief Scientist all'Osservatorio di Keck, e dal professor J. Xavier Prochaska del Università della California, Santa Cruz; sia Fumagalli che O'Meara sono coautori di questa nuova ricerca sulla terza nuvola di fossili.

"Le prime due sono state scoperte fortuite e abbiamo pensato che fossero la punta dell'iceberg. Ma nessuno ha scoperto nulla di simile - sono chiaramente molto rari e difficili da vedere. È fantastico scoprirne uno sistematicamente ", afferma O'Meara.

"Ora è possibile sondare queste reliquie fossili del Big Bang", afferma Murphy. "Questo ci dirà esattamente quanto sono rari e ci aiutano a capire come alcuni gas formassero stelle e galassie nell'universo primordiale, e perché alcuni non lo facessero".

Questa ricerca è stata finanziata da una sovvenzione del Progetto Discovery del Consiglio di ricerca australiano e il contributo del professor Fumagalli è stato parzialmente finanziato da una sovvenzione del Consiglio europeo della ricerca.

SU ESI
Echellette Spectrograph and Imager (ESI) è uno spettrografo a luce visibile a media risoluzione che registra spettri da 0,39 a 1,1 micron in ciascuna esposizione. Costruito all'UCO / Lick Observatory da un team guidato dal Prof. Joe Miller, ESI ha anche una modalità a bassa risoluzione e può visualizzare in un campo visivo min 2 x 8. Un aggiornamento ha fornito un'unità di campo integrale in grado di fornire spettri ovunque attraverso un campo piccolo, 5,7 x4,0 arco sec. Gli astronomi hanno trovato un certo numero di usi per l'ESI, dall'osservazione degli effetti cosmologici di lenti gravitazionali deboli alla ricerca delle stelle più povere di metalli nella nostra galassia.

A PROPOSITO DI HIRES
Lo spettrometro Echelle ad alta risoluzione (HIRES) produce spettri di oggetti singoli a una risoluzione spettrale molto elevata, coprendo tuttavia un ampio intervallo di lunghezze d'onda. Lo fa separando la luce in molte "strisce" di spettri impilati su un mosaico di tre grandi rivelatori CCD. HIRES è famoso per la scoperta di pianeti extrasolari. Gli astronomi usano anche HIRES per studiare importanti fenomeni astrofisici come galassie e quasar distanti e trovare indizi cosmologici sulla struttura dell'universo primordiale, subito dopo il Big Bang.

SULL'OSSERVATORIO DI WM KECK
I telescopi WM Keck Observatory sono i più scientificamente produttivi sulla Terra. I due telescopi ottici / infrarossi da 10 metri in cima a Maunakea, nell'Isola delle Hawaii, dispongono di una suite di strumenti avanzati tra cui imager, spettrografi multi-oggetto, spettrografi ad alta risoluzione, spettrometri a campo integrale e ottiche adattive a stella guida laser leader del mondo sistemi. I dati qui presentati sono stati ottenuti presso Keck Observatory, un'organizzazione privata


Esplorando le origini di una nube di gas nuova, apparentemente priva di metalli, su z = 4.4

P. Frédéric Robert (1), Michael T. Murphy (1), John M. O'Meara (2), Neil HM Crighton (1), Michele Fumagalli (3) ((1) Centro per astrofisica e supercalcolo, Swinburne University of Technology, (2) Dipartimento di Chimica e Fisica, Saint Michael's College, (3) Istituto di cosmologia computazionale e Centro di astronomia extragalattica, Università di Durham)
Riportiamo la scoperta e l'analisi del solo terzo sistema Lyman-limite in cui una risoluzione di alta qualità, spettro di echelle non rivela linee di assorbimento del metallo, implicando un metallicity  1/10000 solare. Il nostro spettro HIRES del quasar di background, PSS1723 + 2243, fornisce un intervallo di densità della colonna di idrogeno neutro per LLS1723 di NCIAO1017.9--18.3 cm 2 a redshift zaddominali≈ 4.391 . Il limite inferiore su questo intervallo e la mancanza di assorbimento rilevabile dalle più forti linee metalliche a bassa ionizzazione, sono combinati in modelli di fotoionizzazione per inferire un limite superiore robusto e conservativo sulla metallicità: ceppoZZ4.14al 95% di confidenza. Una così bassa metallicità solleva la questione dell'origine e della storia dell'arricchimento di LLS1723. Le precedenti simulazioni del mezzo circumgalattico implicano che LLS1723 è un candidato naturale per una corrente di gas freddo che accelera verso una galassia. In alternativa, LLS1723 può rappresentare una porzione ad alta densità del mezzo intergalattico contenente gas pristine - non inquinato da detriti stellari per 1,4 Gyr dopo il Big Bang - oi resti di supernove a bassa energia da (probabile bassa massa) Popolazione III stelle. L'evidenza per lo scenario circumgalattico potrebbe essere ottenuta mappando l'ambiente intorno a LLS1723 con la spettroscopia ottica a campo integrale. Le possibilità intergalattiche evidenziano la necessità - e l'opportunità di testare - di simulare la frequenza con cui tale densità elevata,
Commenti:12 pagine, 6 cifre, 1 tavolo, accettato per la pubblicazione in MNRAS
Soggetti:Astrofisica delle galassie (astro-ph.GA)
Citare come:arXiv: 1812.05098 [astro-ph.GA]
(o arXiv: 1812.05098v1 [astro-ph.GA] per questa versione)

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