Międzynarodowy zespół astronomów wykorzystał nową technikę do badania grupy galaktyk i słabego światła między nimi – znanego jako „światło wewnątrzgrupowe” – w celu scharakteryzowania zamieszkujących je gwiazd.
Główny autor badania opublikowanego w MNRAS, dr Cristina Martínez-Lombilla z Wydziału Fizyki UNSW Science, powiedziała: „Nie wiemy prawie nic o świetle wewnątrzgrupowym.
„Najjaśniejsze części światła wewnątrzgrupowego są około 50 razy słabsze niż najciemniejsze nocne niebo na Ziemi. Jest to niezwykle trudne do wykrycia, nawet przy użyciu największych teleskopów na Ziemi – lub w kosmosie”.
Wykorzystując swoją czułą technikę, która eliminuje światło ze wszystkich obiektów z wyjątkiem światła wewnątrzgrupowego, naukowcy nie tylko wykryli światło wewnątrzgrupowe, ale byli w stanie zbadać i opowiedzieć historię gwiazd, które je zamieszkują.
„Przeanalizowaliśmy właściwości gwiazd wewnątrzgrupowych – tych zabłąkanych gwiazd między grupami galaktyk. Przyjrzeliśmy się wiekowi i obfitości pierwiastków, które je tworzyły, a następnie porównaliśmy te cechy z gwiazdami wciąż należącymi do grup galaktyk” – powiedział dr Martínez-Lombilla.
„Odkryliśmy, że światło wewnątrz grupy jest młodsze i mniej bogate w metale niż otaczające galaktyki”.
Odbudowanie historii światła wewnątrzgrupowego
Nie tylko gwiazdy osierocone w świetle wewnątrzgrupowym były „anachroniczne”, ale wydawały się mieć inne pochodzenie niż ich najbliżsi sąsiedzi. Naukowcy odkryli, że charakter gwiazd wewnątrzgrupowych wydaje się podobny do mgławicowego „ogona” oddalonej galaktyki.
Połączenie tych wskazówek pozwoliło naukowcom odbudować historię – historię – światła wewnątrzgrupowego i tego, jak jego gwiazdy zostały zgromadzone we własnym gwiezdnym sierocińcu.
„Uważamy, że te pojedyncze gwiazdy zostały w niektórych punktach oderwane od macierzystych galaktyk i teraz unoszą się swobodnie, podążając za grawitacją grupy” – powiedział dr Martínez-Lombilla. „Zdzieranie, zwane zdzieraniem pływowym, jest spowodowane przejściem masywnych galaktyk satelitarnych – podobnych do Drogi Mlecznej – które ciągną za sobą gwiazdy”.
Po raz pierwszy zaobserwowano światło wewnątrzgrupowe tych galaktyk.
„Ujawnienie ilości i pochodzenia światła wewnątrzgrupowego dostarcza zapisu kopalnego wszystkich interakcji, jakim przeszła grupa galaktyk i zapewnia całościowy obraz historii interakcji systemu” – powiedział dr Martínez-Lombilla.
„Ponadto te wydarzenia miały miejsce dawno temu. Galaktyki [we’re looking at] są tak daleko, że obserwujemy je takimi, jakimi były 2,5 miliarda lat temu. Tyle czasu potrzeba, aby ich światło do nas dotarło”.
Obserwując wydarzenia z dawnych czasów, w tak odległych galaktykach, naukowcy dostarczają ważnych danych do powolnej ewolucji kosmicznych wydarzeń.
Dostosowana procedura obróbki obrazu
Naukowcy opracowali pionierską technikę pozwalającą uzyskać ten przenikliwy pogląd.
„Opracowaliśmy dostosowaną procedurę obróbki obrazu, która pozwala nam analizować najsłabsze struktury we Wszechświecie” – powiedział dr Martínez-Lombilla.
„Postępuje zgodnie ze standardowymi krokami badania słabych struktur na obrazach astronomicznych – co obejmuje modelowanie 2D i usunięcie całego światła poza tym pochodzącym ze światła wewnątrzgrupowego. Obejmuje to wszystkie jasne gwiazdy na obrazach, galaktyki przesłaniające” światło wewnątrzgrupowe i odjęcie kontinuum emisji z nieba.
„To, co wyróżnia naszą technikę, to to, że jest w pełni oparta na Pythonie, dzięki czemu jest bardzo modułowa i łatwa do zastosowania w różnych zestawach danych z różnych teleskopów, a nie tylko przydatna dla tych obrazów.
„Najważniejszym rezultatem jest to, że podczas badania bardzo słabych struktur wokół galaktyk liczy się każdy krok w procesie, a każde niepożądane światło powinno zostać uwzględnione i usunięte. W przeciwnym razie pomiary będą błędne.
Techniki przedstawione w tym badaniu są pilotażowe, zachęcające do przyszłych analiz światła wewnątrz grupy, powiedział dr Martínez-Lombilla.
„Naszym głównym długoterminowym celem jest rozszerzenie tych wyników na dużą próbkę grupy galaktyk. Następnie możemy spojrzeć na statystyki i poznać typowe właściwości dotyczące powstawania i ewolucji światła wewnątrzgrupowego oraz tych niezwykle powszechnych układów grupy galaktyk.
„To kluczowa praca dla przygotowania następnej generacji głębokich przeglądów całego nieba, takich jak te, które mają być wykonane za pomocą kosmicznego teleskopu Euclid i LSST za pomocą Obserwatorium Vera C. Rubin”.