Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /wp-content/plugins/microkids-related-posts/microkids-related-posts.php on line 645

Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /wp-content/plugins/microkids-related-posts/microkids-related-posts.php on line 645
Banner top

VIPERS


Warning: count(): Parameter must be an array or an object that implements Countable in /wp-content/plugins/microkids-related-posts/microkids-related-posts.php on line 645

Badanie rozkładu galaktyk o przesunięciu ku czerwieni z od 0,5 do 1,2.

Projekt VIPERS (ang. VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey, pol. Publiczny Pozagalaktyczny Przegląd Przesunięć ku Czerwieni zrobiony multispektrografem VIMOS), czyli – w tłumaczeniu na polski – „Żmije”, zajmuje się badaniem wielkoskalowego rozkładu galaktyk o przesunięciach ku czerwieni 0,5 < z < 1,2, korzystając z danych, zbieranych przez wielokanałowy spektroskop VIMOS, podłączony do Melipala – jednego z czterech 8,2-metrowych teleskopów, składających się na Bardzo Duży Teleskop (ang. Very Large Telescope) na Cerro Paranal (Chile).

vimos-VLT

Ilustracja 1. Widok instrumentów, podłączonych do teleskopu Melipal, wśród których jest m.in. spektroskop VIMOS (fot. G. Sciarretta), źródło: http://www.eso.org/sci/facilities/paranal/instruments/vimos.html

Dzięki połączeniu wyjątkowych dla tego zakresu odległości: dużej objętości przestrzennej i gęstości próbkowanych galaktyk, VIPERS skupia się na badaniach procesu ewolucji struktury wielkoskalowej Wszechświata odczytywaniu z niej jego parametrów kosmologicznych. Jednym z podstawowych zadań projektu jest próba wyjaśnienia przyczyn obserwowanego przyspieszonego rozszerzania się Wszechświata. Ponadto VIPERS pozwoli szczegółowo badać właściwości i trendy ewolucyjne galaktyk od z~1. Jest to największy jak do tej pory tego typu przegląd galaktyk. Zebrał już dane dotyczące 100 tysięcy galaktyk do obserwowanej jasności granicznej iAB=22,5.

Dane projektu i cele naukowe

Zadaniem projektu VIPERS jest dokładne zmierzenie grupowania się galaktyk, badania struktury gromad i struktur wielkoskalowych oraz własności galaktyk w epoce, gdy Wszechświat był o około połowę młodszy niż obecnie. Galaktyki do pomiarów spektroskopowych wybrano na podstawie katalogu Canada-France-Hawaii Telescope Legacy Survey Wide catalogue [CFHTLS-Wide], w którym zebrane są bardzo dobre dane fotometryczne w 5. pasmach optycznych. VIPERS obserwował dwa pola o łącznej powierzchni 24 stopni kwadratowych, podzielonych na 288 pól widzenia spektroskopu VIMOS. Sumaryczny czas obserwacji wszystkich przekroczył 440 godzin.

Ze względu na ogromną liczbę danych większość procesu obróbki była wykonywana automatycznie przez komputery, człowiek dokonywał tylko końcowej weryfikacji i oceny jakości pomiarów. Interwencja „ludzka” była konieczna dla około 20% wyników z niską jakością danych. Po całym procesie obróbki, na podstawie danych, zebranych do stycznia 2012 r., opracowano katalog ponad 55 tysięcy przesunięć ku czerwieni, który obejmuje około 60% docelowej ilości pomiarów. Katalog, zwany jest Public Data Release 1 (PDR 1), został udostępniony społeczności astronomicznej w 2013 roku, a widma odpowiadające pomiarom zostały udostępnione po dodatkowym opracowaniu rok później.

Najbardziej efektowny rezultat prac projektu VIPERS jest pokazany na rys. 2, który przedstawia mapy rozkładu galaktyk w zakresie z od 0,45 do 1,1. Te dwa stożki stanowią ilustrację objętości i zakresu przeglądu, które stanową o wyjątkowości projektu VIPERS w tym przedziale przesunięć ku czerwieni. Pozwalają one docenić zarówno szczegóły, jak i ogólny obraz wielkoskalowej struktury Wszechświata., gdy miał on od 5 do 8 miliardów lat, czyli około połowy obecnego wieku.

vipers-wielkoskalowa-struktura-wszechswiata

Ilustracja 2: Obraz wielkoskalowej struktury Wszechświata dla z od 0,45 do 1,1, wykonany na podstawie rozkładu 25000 galaktyk z przeglądu VIPERS. Rozwartość wycinka odpowiada ok. 1° (po prawej) i 1,6° (po lewej). Rozmiar każdej kropki odpowiada jasności galaktyki w paśmie B.

Istotną zaletą VIPERS-a jest pełna informacja fotometryczna w szerokim zakresie długości fal. Dane projektu w pięciu pasmach fotometrycznych z CFHTLS uzupełniono później o dane w nadfiolecie z satelity GALEX oraz w paśmie K w bliskiej podczerwieni z dedykowanych obserwacji kamerą WIRCAM. Wszystkie pomiary połączono, aby dla wszystkich galaktyk VIPERS-a otrzymać prawidłowe rozkłady energii widma, a stąd ich jasności absolutne, masy gwiazdowe i inne istotne parametry.

Ilustracja 3 łączy informacje o wielkoskalowej strukturze galaktyk (ich położeniach w trójwymiarowej przestrzeni) z informacjami, dotyczącymi ich własności (barwy galaktyk – barwy galaktyk odpowiadają tutaj przeskalowanym barwom „rzeczywistym” – punkty czerwone odpowiadają galaktykom o kolorze bardziej czerwonym, niebieskie – galaktykom o kolorze bardziej niebieskim, a zielone – galaktykom o własnościach pośrednich). Pokazuje wyraźnie, że zróżnicowany rozkład różnych populacji galaktyk w strukturze wielkoskalowej, dobrze znany w lokalnym Wszechświecie, jest już wyraźny także dla tak wysokich przesunięć ku czerwieni, jak te obserwowane przez VIPERS-a. Takie bogactwo informacji można analizować dalej przez statystyczne pomiary dla różnych populacji, odsłaniając ogólne trendy ewolucyjne.

Vipers-wgląd-w-strukture-rozkladu-galaktyk

Ilustracja 3: Wgląd w strukturę rozkładu galaktyk VIPERS-a w skali przekraczającej 100 Mpc/h. z uwzględnieniem barw galaktyk odniesienia. Barwa danej galaktyki zależy od wskaźnika U-B z barwą układu odniesienia. Wielkość kropki jest proporcjonalna do jasności galaktyki w paśmie B.

Wyniki i cele na przyszłość

Na podstawie danych z przeglądu VIPERS uzyskano już kilka ważnych wyników: m.in. oszacowano parametr gęstości materii Ωm dla z~0.8 (Bel et al. 2013), zbadano zależność grupowania się galaktyk od jasności (Marulli et al. 2013), nieliniowość obciążenia grupowania galaktyk względem pola ciemnej materii (DiPorto et al. 2013), przeanalizowano ewolucję zależności kolor-jasność dla galaktyk (Fritz et al. 2013) oraz opracowano automatyczną klasyfikacja gwiazd, galaktyk i AGN-ów w oparciu o metodę wektorów nośnych (ang. Support Vector Machines, Małek et al. 2013).

Obecnie podstawowe obserwacje są już zakończone, a w bazie projektu znajduje się blisko 100 000 pomiarów przesunięć ku czerwieni. Przygotowywana jest kolejna publiczna edycja katalogu.

Spodziewamy się, że w nadchodzących latach na podstawie danych z przeglądu VIPERS powstanie wiele ekscytujących wyników. A najciekawsze może okazać się to, o czym nawet nie pomyślano, gdy pracowano nad założeniami projektu.

autor: A. Majcher