Explosion cosmique est de nouveau candidat pour plus de l’objet éloigné de l’univers

Original: http://science.psu.edu/news-and-events/2011-news/Fox5-2011

25 mai 2011 un sursaut gamma détecté par le satellite Swift de la NASA en avril 2009 a été récemment dévoilé comme candidat à l’objet le plus lointain dans l’univers. À une distance estimée de 13,14 milliards d’années-lumière, l’explosion se situe bien au-delà de n’importe quel quasar connu et pourrait être plus éloignée que tout éclatement galaxy ou gamma-ray déjà connue. Plusieurs sources de données en faveur d’une distance record pour cette explosion, appelée GRB 090429B pour la date du 29 avril 2009 quand il a été découvert, sont présentées dans un document par une équipe internationale d’astronomes dirigée par l’ancien étudiant de Penn State University Antonino Cucchiara, maintenant à l’Université de Californie, Berkeley. L’article a été accepté pour publication dans l’Astrophysical Journal. (Un fichier PDF du document est disponible ici.)
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NASA/Gemini/ Levan, Tanvir, Cucchiara, Fox
Crédit : Observatoire de Gemini / AURA / Levan, Tanvir, Cucchiara
Dans cette vidéo, ancien étudiant de Penn State University Antonino Cucchiara parle de cette recherche lors d’une conférence de presse à la 218e séance de l’American Astronomical Society à Boston, Massachusetts, le 25 mai 2011.
La gigantesque explosion de rayons gamma ont éclaté depuis une étoile explose lorsque l’univers était inférieur à 4 % de son âge actuel, que de 520 millions ans et de moins de 10 % de sa taille actuelle. « La galaxie hébergement l’étoile progénitrice du GRB 090429B était un des premières galaxies de l’univers, vraiment », a déclaré Derek Fox, professeur d’astronomie et d’astrophysique à Penn State et co-auteur du livre. « Au-delà de l’enregistrement possible distance cosmique, GRB 090429B illustre comment les sursauts gamma permet de révéler les emplacements des étoiles massives dans les débuts de l’univers et de suivre les processus de formation de galaxies et des étoiles précoce qui a finalement conduit à la galaxie riche cosmos que nous voyons autour de nous aujourd’hui. »
Les sursauts gamma, la plus brillante connue d’explosions, se produisent quelque part dans l’univers observable à une vitesse d’environ deux par jour. Grâce à leur luminosité extrême, les sursauts gamma peuvent être détectées par Swift et d’autres observatoires satellites même lorsqu’ils se produisent à des distances de milliards d’années lumière. Tandis que les éclats eux-mêmes durent des minutes au plus, leur lumière décoloration « afterglow » reste observable dans des installations astronomiques premier ministre pour quelques jours ou semaines. Des études détaillées de la rémanence pendant ce temps, lorsque cela est possible, permettent aux astronomes de mesurer la distance et l’éclat.
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Crédit : Observatoire de Gemini yoguique / Levan, Tanvir, Cucchiara
Ces mesures de rémanence ont permis d’établir un record de distance cosmique en 2009 pour une antérieure gamma-ray burst, GRB 090423 espacées de 13,04 milliards d’années-lumière de la terre, rendant temporairement le “objet plus lointain dans l’univers”. Ce record a été battu par les découvertes de la galaxie en 2010 et 2011 qui a repoussé la frontière cosmique à 13,07 milliards d’années-lumière et potentiellement encore plus loin. « Notre estimation extrême de la distance au GRB 090429B en fait une sorte de « revenge of les éclats, » », a déclaré Cucchiara. « Un sursaut gamma est une fois de plus prétendant pour le titre de l’objet plus éloignée dans le cosmosau-delà des quasars plus lointain déjà connus et des galaxies. »

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Crédit : NASA /Swift /Cruz deWilde
Moins d’une semaine après que le niveau record GRB 090423 fait les manchettes dans le monde entier, cette nouvelle explosion, GRB 090429B, apparu dans le ciel avec des propriétés étrangement similaires. Comme pour la précédente salve, GRB 090429B était un événement de courte durée, une durée de moins de 10 secondes et automatisé Swift observations ont montré qu’il possède une rémanence de rayons x relativement faible. Cucchiara, puis un étudiant à Penn State, s’est réveillé dans les heures tôt le matin pour diriger des observations au télescope Gemini North sur Mauna Kea, à Hawaii, qu’il espérait que pourrait cerner la nature de cette explosion. Travaillant avec les coauteurs Andrew Levan de l’Université de Warwick, Nial Tanvir de l’Université de Leicester et le directeur de thèse Derek Fox de Penn State, Cucchiara a trouvé que, tandis que le point rouge n’était visible dans les observations en infrarouge, aucune lumière optique ne pourrait être détecté. Ce comportement de « décrocher » est une signature distinctive des objets plus éloignés et a été utilisé pour l’identification initiale de l’ensemble des galaxies, quasars lointains-la plupart et les sursauts gamma.
Cucchiara demandé un spectre immédiat de la rémanence de 090429B GRB des opérateurs Gemini, qui auraient fourni une mesure définitive de la distance à l’éclatement. Malheureusement, tout comme le spectre s’apprêtait à prendre, les nuages a soufflé sur le sommet du Mauna Kea et cachaient la rémanence de la vue. Par la nuit suivante, le point rouge a été trop faible pour produire un spectre utile, et durant les nuits suivantes, il disparu de la vue complètement. “C’était frustrant de perdre de vue cette explosion, mais les conseils que nous avions étaient tellement excitants il y n’a aucune chance de nous laisser aller, a déclaré Cucchiara, qui a présenté une étude initiale de la rafale dans le cadre de sa thèse de doctorat à Penn State.
Cliquez sur l’image ci-dessous pour une version haute résolution.La NASA / Hubble/Levan, tendre, Cucchiara, Fox

NASA/ Hubble/Levan, Tanvir, Cucchiara, Fox

Crédit : Levan / Tequila / Cucchiara pour la NASA/Hubble
Déterminés à ne pas laisser les GRB 090429B devenir « l’explosion qui s’est enfui, » l’équipe a passé deux ans à effectuer un examen attentif de leurs données pour voir si la rafale est réellement un candidat des Records, ou peut-être un éclat partiellement obscurci dans une galaxie située à une distance moins dramatique. Ce qui est important, ce travail a signifié recueillant des données nouvellesobservations profondes avec les Gémeaux et le télescope spatial Hubble qui aurait révélé une galaxie située à la position de rafale dans aucun des scénarios moins dramatique. Ces éléments de preuve, y compris la galaxie manquante, indique que l’éclatement est extrêmement probableune chance de 99,3 pour centd’être l’explosion cosmique plus lointaine, au-delà du record établi par GRB 090423. “Comme les meilleurs hommes politiques ou des candidats de talent-show, plus nous avons examiné ce fait irruption, plus il semblait, » dit Levan, deuxième auteur de l’étude.
Si GRB 090429B est maintenant l’objet le plus lointain dans l’univers dépend de plusieurs facteurs qui ne sont pas connus avec précision. Tout d’abord, il doit se situer au-delà de la distance de l’année-lumière-13,07 milliards à une galaxie rapportée en 2010 par une équipe d’astronomes dirigée par Matthew Lehnert à l’Observatoire de Paris. C’est très probablement le cas, à 98,9 % de probabilité, mais n’est pas certain. Il doit également se situer au-delà de la distance d’une galaxie déclarée en 2011 par une équipe d’astronomes dirigée par Rychard Bouwens de l’Université de Californie Santa Cruz. Cela pourrait être soit facile ou difficile : Bouwens l’équipe estime qu’il y a un 20 % chance de leur galaxie n’est pas un casse record du tout, mais simplement une faible galaxie à une distance relativement modeste ; en revanche, si la galaxie Bouwens est des Records, elle est très éloignée en effet, 13.11 à 13,28 milliards d’années-lumière, et il n’y a qu’une chance de 4,8 % que GRB 090429B est plus éloignée que celle. Globale et traitant ces incertitudes aussi parfaitement compris, il y a 23 % de chances que GRB 090429B est aujourd’hui le plus lointain objet connu dans l’univers, les astronomes ont dit.
Cliquez sur l’image ci-dessous pour une version haute résolution.GRB 090429B

GRB 090429B

La NASA / Swift / Stefan Immler
Avec plus de chance, ou des aménagements plus avancés, il devrait être possible à l’avenir d’utiliser les phosphorescences lumineux de rafales comme GRB 090423 et GRB 090429B pour explorer les conditions de formation de l’étoile et galaxie à ces époques cosmiques précoces en détail. « Découvrir les rafales extrêmement éloignés est assez amusant, » dit Fox, « mais nous soupçonnons qu’il y a beaucoup plus d’informations dans les rafales, nous attend, que nous devons encore accéder. »
[Derek. B. Fox / Barbara K. Kennedy]
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Redshift Probabilities

Crédit : Fox / Cucchiara / Levan / Tanvir

Rédigé par Derek Fox, le scientifique de la mission pour l’Observatoire de JANUS proposée
Gamma-ray bursts comme GRB 090429B sont expliqués avec conviction comme provenant de la mort d’une étoile massive, éphémère, 30 ou plus de fois la masse de notre soleil, quelle épuisement du combustible nucléaire dans ses régions de noyau provoque le noyau s’effondrer dans un trou noir. Comme le trou noir de la nouvellement formée consomme du gaz provenant des couches externes de l’étoile, il émet deux puissants jets qui éclatent de surface de l’étoile, accélérer à une vitesse très proche de la vitesse de la lumière et un éclat aux poutres et très lumineuse de haute énergie d’émissionle gamma-ray burst de puissance.
À une distance estimée de 13,14 milliards d’années-lumière, GRB 090429B a explosé lorsque l’univers était inférieure à 4 % de son âge actuel, que de 520 millions ans et moins de 10 % de sa taille actuelle. Les astronomes estiment que les premières étoiles et galaxies ne pourraient pas éventuellement ont formé plus de 400 millions années auparavant, et donc la galaxie hébergement l’étoile progénitrice du GRB 090429B était vraiment l’un des premières galaxies de l’univers. Puis, après l’enregistrement possible distance cosmique, démonstration de cette explosion comme un possible des Records illustre comment les sursauts gamma permet de révéler les emplacements des étoiles massives dans les débuts de l’univers et de suivre les processus de la formation des galaxies et des étoiles, qui a finalement conduisirent à la galaxie riche cosmos que nous voyons autour de nous aujourd’hui.
Avec plus de chance ou de tout équipement plus avancés, il devrait être possible à l’avenir d’utiliser les phosphorescences lumineux de rafales comme GRB 090423 et GRB 090429B pour explorer les conditions de formation de l’étoile et galaxie à ces époques cosmiques précoces en détail. Futur James Webb Space Telescope de la NASA, devait lancer en 2017, a été soigneusement conçu pour l’étude de l’univers primordial, et un spectre de rémanence de cette installation serait une source unique et précieuse de données permettant de comprendre les premières galaxies et les divers processus guidant leur formation.
Il faudra faire découverte et l’exploitation de l’éclatement plus lointain significativement plus efficace sans doute une mission nouvelle génération. À cette fin, Penn State a établi un partenariat avec l’Institut de recherche du Sud-Ouest, Cornell University, et autres institutions de l’Explorateur JANUS à la NASA, dont l’objectif est de proposer date en 2017 début de lancement. En découvrant et en observant la plupart lointain les sursauts gamma et les quasars et en mesurant leurs distances de manière autonome sans besoin de suivi des observations, JANUS fournirait une file ininterrompue de récompenser les cibles à James Webb et télescopes au sol. La perspective plus excitante, selon Fox, est d’imaginer JANUS et James Webb travaillant ensemble dans l’espace. Rien d’autre s’allume les conditions dans les débuts de l’univers comme sa « phares », les sursauts gamma et des quasars.
CITATION ET PREPRINT
« Un décalage vers le rouge photométrique de z ~ 9,4 pour GRB 090429B, « Cucchiara et coll. 2011, Astrophysical Journal, sous presse. Cliquez ici pour une version PDF de ce document. Le papier aussi est affiché en ligne sur le serveur de prépublication Arxiv.org sur 25 mai 2011. Recherche < http://arxiv.org > le titre du livre, « un décalage vers le rouge photométrique de z ~ 9,4 pour GRB 090429B. »
AUTEURS
Antonino Cucchiara (Penn State, UC Berkeley et LBNL), Andrew Levan (U. Warwick, UK), Derek Fox (Penn State), Nial Tanvir (U. de Leicester, UK), T. N. Ukwatta (GWU et Goddard de la NASA), Edo Berger (Harvard), T. Krühler (EMT, Allemagne et U. München, Allemagne), a. Küpcü Yoldas (ESO, l’Allemagne et U. Cambridge, UK), X. F. Wu (Penn State et la montagne pourpre Obs., Chine), K. Toma (Penn State), Jochen Greiner (EMT, Allemagne), F. Olivares E. (EMT, Allemagne), A. Rowlinson (U. de Leicester, UK), L. Amati (INAF Bologne, Italie), Taka Sakamoto (Goddard de la NASA), Kathy Roth (Gemini), Andrew Stephens (Gemini), Johan Fynbo (foncé Centre, Danemark), Jens Hjorth (foncé Centre, Danemark), d. Malesani (Centre sombre, Danemark), Pall Jakobsson (U. Iceland, Islande), K. Wiersema (U. de Leicester, UK), Paul o ‘ Brien (U. de Leicester, UK), Alicia Soderberg (Harvard), Ryan Foley (Harvard), Andrew Fruchter (STScI), James Rhoads (STScI), Robert Rutledge (U. McGill, Canada), Brian Schmidt (ANU, Australie), Mark Dopita (ANU, Australie), Philipp Podsiadlowski (U. Oxford, UK), Richard Willingale (U. de Leicester, UK), Cristian Wolf (U. Oxford, UK), Shri Kulkarni (Caltech) et Paula D’Avanzo (INAF Brera, Italie).
DOCUMENTS RÉFÉRENCÉS
  • “Un gamma-ray burst à un redshift de z ~ 8.2, « N. R. Tanvir et al., 2009, Nature, 461, 1254-1257.
  • Confirmation spectroscopique d’une galaxie au décalage vers le rouge z = 8,6,” M. D. Lehnert et al., 2010, Nature, 467, 940-942.
  • « Une galaxie de z≈10 de décalage vers le rouge de candidat et des changements rapides dans cette population en âge de 500Myr, » R. J. Bouwens et al., 2011, Nature, 469, 504-507.
  • « GRB090423 à un redshift de z ~ 8.1 “, R. Salvaterra et al., 2009, Nature, 461 1258-1260.
AUTRES INFORMATIONS
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