فهم دقیق کیهان و عوامل فیزیکی که منجر به پیدایش و تحول کهکشان‌ها می‌شوند احتیاج به بررسی کیهان در بازه‌ی وسیعی از طول‌موج‌ها، از فرابنفش و مرئی تا فروسرخ و رادیویی دارد. میدان‌دید فراژرف هابل، میدان‌دیدی به ابعاد ۲.۴ در ۲.۴ دقیقه‌ی قوسی در صورت‌فلکی کوره، یکی از ژرف‌ترین تصاویر ما از کیهان است که غنی از داده‌های اپتیکی تا فروسرخ نزدیک است. این داده‌ها نور فرابنفش و مرئی کهکشان‌های دوردست را به ما نشان می‌دهند که شامل اطلاعات بسیاری درباره‌ی نور جذب‌نشده‌ی کهکشان‌ها است. اما داده‌های مرئی و فرابنفش برای نشان دادن تصویر کامل کهکشان‌های ستاره‌زا کافی نیستند؛ چرا که بخش قابل توجهی از نور این کهکشان‌ها توسط غبار میان‌ستاره‌ای جذب می‌شود که برای آشکارسازی آن احتیاج به رصد کهکشان‌ها در طول‌موج‌های بلندتر فروسرخ و رادیویی است. هدف این مقاله پرکردن این شکاف برای مطالعه‌ی بهتر کهکشان‌های دوردست است.
تصویر ۱: تصاویر رنگی از ۱۶ منبع مورد مطالعه در این مقاله که با تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است. این ۱۶ منبع با آرایه‌ی آلما رصد شده‌اند.
آرایه‌ی میلیمتری/زیرمیلیمتری بزرگ آتاکاما (آلما)(۱) یک آرایه‌ی تداخل‌سنج رادیویی در شیلی است که از سال ۲۰۱۳ آغاز به کار کرده است (درباره‌ی آلما در این مقاله‌ی اسطرلاب بیشتر بخوانید). هدف این مقاله این است که داده‌های ارزشمند آلما را به داده‌های موجود در میدان‌دید فراژرف هابل، که شامل تصاویر مرئی، فروسرخ، پرتو ایکس و همچنین داده‌های طیف‌سنجی می‌شود، اضافه کنند. داده‌های آلما ناحیه‌ی فروسرخ دور را در کهکشان‌های دوردست (انتقال‌به‌سرخ ۱ تا ۳) نشان می‌دهد. از آنجایی که عمق این تصاویر زیاد است و همچنین وضوح بالایی نیز دارند با دقت خوبی می‌توان تابش فروسرخ دور کهکشان‌ها را با آلما دنبال کرد. در این مقاله، مولفان در مجموع ۲۰ ساعت نوردهی با آلما در میدان‌دیدی برابر ۴.۵ دقیقه‌ی قوسی مربع کرده‌اند. تصویر ژرف آلما از میدان‌دید فراژرف هابل، به دلایل گوناگونی در طول‌موج ۱.۳ میلیمتر (به جای طول‌موج‌های کوتاه‌تر آلما) گرفته شده است. در ابتدا ۵۰ منبع پرنور (پرنورتر از ۳.۵ سیگما) در این میدان‌دید آشکار شد، اما حدود ۳۰-۳۵ تا از آن‌ها مشکوک بودند. در نهایت، ۱۶ منبع انتخاب شد که تصاویر رنگی هابل آن‌ها در شکل ۱ نشان داده شده است و مکان آن‌ها را در نقشه‌ی ۱.۳ میلیمتری آلما در بالای صفحه می‌توان دید.
تصویر ۲: توزیع انرژی طیفی فروسرخ که با استفاده از ترکیب داده‌های نورسنجی ۱۶ کهکشان (دایره‌های خاکستری) ساخته شده است (مربع‌های مشکی میانگین داده‌های خاکستری هستند).
با ترکیب داده‌های این ۱۶ کهکشان، مولفان مدلی برای توزیع انرژی طیفی این کهکشان‌ها در ناحیه‌ی فروسرخ محاسبه کرده‌اند که در تصویر ۲ می‌بینید. محور افقی طول‌موج و محور عمودی انرژی را نشان می‌دهد و مربع‌های مشکی میانگین داده‌های تکی خاکستری هستند. با استفاده از این مدل مولفان ستاره‌زایی کهکشان‌ها را در ناحیه‌ی فروسرخ (که نور جذب‌شده توسط غبار است) محاسبه کرده‌اند و آن را با نور فرابنفش جمع کرده تا ستاره‌زایی کلی کهکشان‌ها را به دست آورند. سپس با استفاده از این اطلاعات روابط نجومی معروفی مانند رابطه‌ی ستاره‌زایی و جرم کهکشان‌ها و رابطه‌ی نسبت ستاره‌زایی جذب‌شده توسط غبار به ستاره‌زایی جذب‌نشده و جرم را بررسی کرده‌اند. این پیمایش به مرور و با رصد میدان‌دید فراژرف در طول‌موج‌های دیگر تلسکوپ آلما کامل‌تر خواهد شد.
(۱) Atacama Large Millimeter/sub-millimeter Array; ALMA
عنوان اصلی مقاله:A deep ALMA image of the Hubble Ultra Deep Field
نویسندگان: Dunlop et al
این مقاله به نشریه‌ی ApJ فرستاده شده است.
لینک مقاله‌ی اصلی: http://arxiv.org/abs/1606.00227
گردآوری: آیرین شیوایی
