Фото дня: Интеграл далекого космоса и перелесок Лаймана-Альфа

 Credit: ESA/Hubble and NASA

на основе статей

NASA. Hubble Sees Light and Dust in a Nearby Starburst Galaxy

5 апреля 2013 года

и

Фил Плейт. A Distorted Galaxy And Its Cloaked Clouds of Gas 

2 апреля 2013 года

Как известно из физики, атомы - лучшие в мире излучатели света. Болтаясь на допустимом теорией атома и квантовой механикой энергетическом уровне, электрон в атоме водорода не просто проводит время - он внимательно следит за окружающим пространством. Случится пролетать мимо фотону подходящей энергии (читай - длины волны) - и опа, электрон глотает его, приобретая дополнительную энергию, переходя на следующий уровень. Если же ничего интересного рядом не происходит, электрон (опять-таки в случаях, описанных квантовой механикой и теорией атома) может выпустить фотон (снова строго определенной длины волны) и перейти на "орбиту" с низкой энергией.

Для серии Лаймана излучаемые фотоны располагаются в ультрафиолетовой области. Вот поэтому космический телескоп GALEX, который наблюдает именно в этом диапазоне длин волн, может быть полезен, чтобы найти области с такими электронами в пространстве.

Если на пути излучаемых фотонов встречаются облака газа и пыли, эти фотоны частично рассеиваются, частично поглощаются, частично излучаются - и это видно в спектре источника как линии Лаймана-альфа. Для космологических расстояний подобные вещи происходят многократно, и тогда астрономы говорят не просто о линиях Лаймана-альфа, они придумали замечательный термин "Лес Лаймана-альфа". Для очень далеких галактик этот Лес из УФ-области оказывается смещенным аж в инфракрасную область, которой сейчас занимаются несколько телескопов, но все ждут появления Главных Актеров - Европейского Сверхбольшого Телескопа и Космической Обсерватории Джеймса Уебба.

Впрочем, мы отвлеклись.

Не доезжая до Леса Лаймана-Альфа, группа астрономов высадилась в поле, с целью изучения нескольких более близких к нам галактик - таких, как J082354.96+280621.6 на снимке.

Вот этот элегантный интеграл олицетворяет собой важное исследование в области рождения новых звезд. Галактика представляет собой результат столкновения нескольких, причем весь этот процесс зажег внутри нее множество новых звезд, которые выпускают потоки энергичных УФ-лучей.

Джей08, как его называют астрономы, находится на расстоянии в 650 млн. св. лет. Нецентральное столкновение двух и втягивание еще нескольких галактик, создало в ней длинные, вытянутые приливные хвосты материи. Звезды (особенно голубые гиганты) начали рождаться в получившемся интеграле ударными темпами. Их излучение возбудило окружающий галактику водород, который начал сам излучать на волне 121.6 нм, давая свою собственную линию УФ света - некий такой себе собственный Перелесок Лаймана-Альфа :)

Credit: ESA/Hubble & NASA, M. Hayes; GALEX

На снимке, комбинирующем свет разных длин волн, красным обозначен свет от облаков теплого газа, зеленым - от звезд-гигантов, а синим - как раз серия Лаймана-альфа по результатам GALEX. Как видно, ультрафиолетовый свет испускается в основном, водородом на окраинах галактики. Яркая звезда справа внизу, просто закрыта, чтобы не забивать своим светом нужную информацию.

Взяв и проаназировав подобные данные еще от десятка-другого галактик, астрономы поняли, что все они погружены в подобные гало рассеянного УФ-света.  Это - очень важный вывод, поскольку серия Лаймана-Альфа используется для определения количества новых звезд в галактиках. С помощью этого света теперь оказывается возможным определять структуры таких галактик, включая невидимое глазу гало из излучающего УФ-свет возбужденного водорода. Его также можно использовать для таких измерений, как определение космологических расстояний и условий в ранней Вселенной. И все это базируется всего лишь на одном проявлении простого физического закона, описывающем страсть электронов поглощать и выпускать фотоны - серии Лаймана-Альфа.

Так поведение маленьких частичек материи может дать удивительную информацию о гигантских галактиках. Так, различные проявления сути нашей Вселенной в сочетании с нужными знаниями  физики, математики, астрономии, и просто безграничным любопытством, дают основу для подобных удивительных открытий....