Nowy spektrograf bliskiej podczerwieni o wysokiej rozdzielczości, WINERED (warm near-infrared high-resolution spectrograph), jest przydatny w ocenie zawartości metali we wczesnym Wszechświecie. Pozwala on obserwować ciała niebieskie, takie jak kwazary, sprzed miliardów lat. Może pomóc odpowiedzieć na pytania nie tylko o pochodzenie metali we Wszechświecie, ale także samych gwiazd.
Żelazo stanowi jeden z najważniejszych pierwiastków dla życia, jakie znamy, a także dla technologii, zarówno współczesnych, jak i tych pierwotnych, które ukształtowały historię ludzkości. Nadal jednak szczegóły pochodzenia żelaza czy innych ważnych metali, takich jak choćby magnez, pozostają niejasne. Badania na tym polu wiążą się także z początkami pierwszych gwiazd, tych, które zabłysły kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu.
Hiroaki Sameshima z Instytutu Astronomii Uniwersytetu w Tokio i jego zespół zdecydowali, że do tych badań potrzebny jest nowy przyrząd. Ze względu na ograniczenia sprzętowe poprzednie obserwacje, służące zebraniu danych potrzebnych do badań w tej dziedzinie, skupiały się głównie na pobliskich starych gwiazdach. To jednak dawało astronomom informacje jedynie o naszej własnej Galaktyce. Nowy przyrząd o zwiększonej czułości na bliską podczerwień umożliwia obserwacje dalekich kwazarów, które emitowały światło już gdy Wszechświat miał jedynie 2,5 miliarda lat.
Montując WINERED na dużym teleskopie, możemy patrzeć dalej w przeszłość, bo możemy obserwować bardziej odległe, starsze ciała niż w poprzednich badaniach. Możemy teraz widzieć szczegóły kwazarów które mają ponad 10 miliardów lat – mówi Sameshima. WINERED jest szczególnego typu spektrografem, potrafi czytać sygnatury chemiczne obecne w świetle odległych obiektów. Ujawnił nam ślady żelaza i magnezu w świetle tych kwazarów i pozwolił nam obliczyć zawartość tych pierwiastków w czasie, gdy Wszechświat był znacznie młodszy, niż pozwalały na to wcześniejsze badania.
Spektroskopia w bliskiej podczerwieni została przeprowadzona z Obserwatorium La Silla w Chile, spektrograf WINERED zamontowano na New Technology Telescope. Do zalet tego przyrządu należy między innymi brak konieczności schładzania całej optyki ze względu na to, że w bliskiej podczerwieni tło termiczne jest pomijalne w porównaniu z szumem od systemów odczytu, wysoka rozdzielczość spektralna, duża czułość i możliwość przenoszenia.
Teraz, gdy naukowcy mają nową metodę, służącą dokładnemu badaniu zawartości metali we wczesnym Wszechświecie, wyzwaniem jest poprawa technologii i poszerzenie jej zasięgu, by można było zebrać więcej danych. Z poprawionymi danymi astronomowie mogą tworzyć teorie wyjaśniające pochodzenie metali, w tym także żelaza w naszej krwi.
Więcej informacji:
- Astronomical instrument hunts for ancient metal
- Publikacja naukowa: WINERED: A warm near-infrared high-resolution spectrograph
- Publikacja naukowa: Mg II and Fe II fluxes of luminous quasars at z ~ 2.7 and evaluation of the Baldwin effect in the flux-to-abundance conversion method for quasars
Źródło: University of Tokyo
Opracowanie: Gabriela Opiła
Na zdjęciu: Obserwatorium La Silla w Chile, gdzie spektrograf został zamontowany na 3,58-metrowym teleskopie. Źródło: European Southern Observatory/B. Tafreshi.