Используя радиотелескоп MeerKAT для изучения далекой галактики в направлении PKS 1830-211, ученые обнаружили нечто неожиданное: газовые облака, состоящие из одних из самых больших атомов водорода во Вселенной, ридберговских атомов. Ученые впервые наблюдали эти атомы водорода в далекой галактике. Более того, они считают, что большие атомы разбросаны по всей галактике в облаках ионизированного межзвездного газа. Открытие может помочь исследователям понять природу и эволюцию межзвездного газа в галактиках и то, как образуются ридберговские атомы в космосе. Статья, сообщающая об этом открытии, была недавно опубликована в Astrophysical Journal ( связь ).
Расположенный в созвездии Стрельца, PKS1830-211 — очень далекий квазар, удаленный от нас на 11,1 миллиарда световых лет (красное смещение 2,5). Тем не менее, это один из самых ярких радиоисточников на небе, поскольку мощный выброс сверхмассивной черной дыры направлен прямо на Землю. PKS 1830-211 — горячая точка для изучения астрохимии Вселенной. Свет от PKS 1830-211 проходит через галактику переднего плана на расстоянии 7,3 миллиарда световых лет (красное смещение 0,89) на пути к Земле, освещая молекулярную химию в спиральных рукавах галактики переднего плана. Это редкое выравнивание позволило наблюдать большие атомы водорода.
А ридберговский атом относится к атому с электроном в высокоэнергетическом состоянии. Радиосвет усиливает ридберговские атомы. При правильных условиях атомы превращаются в естественные лазеры, и свет становится ярче на радиоволнах, излучаемых атомами. Найти подходящие условия для этого в далеких галактиках было давней загадкой. Но радиотелескопы следующего поколения, наблюдающие Вселенную на длинах волн от сантиметров до метров, впервые делают это возможным.
Южноафриканский радиотелескоп MeerKAT в настоящее время является самым чувствительным радиотелескопом, осуществляющим наблюдения на этих длинах волн. Крупные обзоры неба с использованием широкополосных приемников имеют достаточно высокую точность, чтобы одновременно искать спектральные отпечатки пальцев на многих длинах волн. Исследование линии поглощения MeerKAT (MALS; https://mals.iucaa.in/) является одним из таких обзоров, которые ведут наблюдения на длинах волн от 18 до 52 см. Поскольку MALS нацелен на самые яркие радиоисточники в небе, в настоящее время это наиболее чувствительный обзор для обнаружения сигнатур поглощения атомов водорода (в основном состоянии) и таких молекул, как OH, а также, неожиданно, больших атомов Ридберга.
С помощью обзора MALS ученые обнаружили 44 отпечатка пальцев ридберговских атомов. «Мы использовали ридберговские атомы водорода для изучения физических и динамических структур в галактике, расположенной на расстоянии 7,3 миллиарда световых лет от PKS 1830-211. Атомы ридберговского типа могут исходить из больших газовых облаков, ионизированных излучением молодых массивных звезд. атомы говорят нам, что межзвездный газ в этой галактике намного плотнее, чем в Млечном Пути», — говорит Кимберли Эмиг, научный сотрудник Национальной радиоастрономической обсерватории США (NRAO) Янски и ведущий автор статьи.
Ученые надеются открыть больше таких странных атомов. Эмиг объясняет: «Мы были очень рады обнаружить эти атомы водорода с высоким возбуждением в такой далекой галактике. Это дает новый способ наблюдать за нашей Вселенной и, возможно, изучать эволюцию межзвездного газа в галактиках в течение космического времени. понять, как межзвездный газ стимулирует и подавляет активность сверхмассивных черных дыр».
ПКС 1830-211 был первой целью MALS. Его наблюдения помогли охарактеризовать работу нового телескопа MeerKAT. Большие объемы данных MALS (1,6 петабайта) обрабатываются с использованием автоматизированного конвейера с использованием задачи и инструментов, основанных на пакете Common Astronomy Software Applications (CASA) NRAO, на специальном высокопроизводительном вычислительном оборудовании в Межуниверситетском центре исследований. Астрономия и астрофизика (IUCAA), Индия.
Обзор MALS в основном использует переход атомарного водорода на длине волны 21 см и переходы молекулы гидроксила (ОН) на длине волны 18 см, чтобы определить наличие атомарного и молекулярного газа в галактиках и вокруг них. «До сих пор в далеких галактиках обнаружено лишь небольшое количество этих переходов из-за технических ограничений. Если мы обнаружим большое количество (несколько 100) таких переходов, то сможем оценить физические условия холодного газа, который служит топливом для звезд. образования в галактиках. Изучение ионизированного газа через ридберговские атомы водорода в значительной степени дополняет изучение межзвездного газа в его атомной и молекулярной фазах и помогло бы нам объяснить изменения свойств галактик в разный возраст Вселенной», — объясняет Нирадж Гупта, астроном в IUCAA и ведущий исследователь проекта MALS.
Это открытие было сделано командой. Южноафриканская радиоастрономическая обсерватория использует телескоп MeerKAT. В рамках международного сотрудничества из Индии, Европы, Южной Африки, Северной Америки и Австралии проводится исследование линии поглощения MeerKAT. Данные наблюдений обрабатываются с помощью инструментов Национальной радиоастрономической обсерватории, Межуниверситетского центра астрономии и астрофизики, Thoughtworks Technologies India Pvt Ltd и других.
Примечания для редакторов:
Научные результаты этого исследования опубликованы в:
Открытие линий радиорекомбинации водорода на z = 0,89 в сторону ПКС 1830-211 Кимберли Л. Эмиг, Нирадж Гупта, Педро Салас, Себастьян Мюллер, Сергей А. Балашев, Франсуаза Комбес, Эммануэль Момджян, Ицин Сонг, Прешант Джаганнатан, Партха П. Дека, Дьюла И. Г. Джосса, Ханс-Райнер Клокнер, Абхисек Мохапатра, Паскье Нотердаме , Патрик Петижан, Рагунатан Сриананд, Джона Д. Вагенвельд, 2023 г., принято к публикации в Astrophysical Journal
MeerKAT
Южноафриканский радиотелескоп MeerKAT, расположенный в 90 км от небольшого городка Карнарвон в Северном Кейптауне, является предшественником телескопа Square Kilometre Array (SKA) и будет интегрирован в среднечастотный компонент SKA Phase 1. Телескоп MeerKAT массив из 64 взаимосвязанных рецепторов (рецептор представляет собой полную структуру антенны с основным отражателем, вспомогательным отражателем и всеми установленными приемниками, дигитайзерами и другой электроникой).
МАЛЫ
MALS — это исследование линии поглощения MeerKAT. MALS состоит из 1655 часов времени MeerKAT (ожидаемые необработанные данные ~ 1,7 ПБ) для проведения наиболее чувствительного поиска линий поглощения HI и OH в области 0 < z < 2, диапазоне красных смещений, в котором происходит большая часть космической эволюции при звездообразовании. имеет место плотность ставок. Обследование MALS описано в Гупта и др. (2016).
Ключевые научные темы MALS:
- Эволюция атомарного и молекулярного газа в галактиках и связь с плотностью скорости звездообразования
- Заправка активного галактического ядра (АЯГ), обратная связь АЯГ и затененные пылью АЯГ
- Изменение фундаментальных констант физики
- Эволюция магнитных полей в галактиках и
- Физическое моделирование МЗС, Астрохимия и Космология.
:quality(70)/cloudfront-eu-central-1.images.arcpublishing.com/irishtimes/7P5FO6R4KTKR74LVLUFPTAOR7E.jpg?resize=150%2C150&ssl=1)
