Gemini Observatory Captures Multi-Dimensional Movie of Active Galaxy's Core
March 21, 2002
Astronomers observing with the Gemini North Telescope on Hawaii's Mauna Kea have a powerful new tool to probe mysterious cosmic caldrons like those at the cores of galaxies and stellar nurseries.
 Image Jon Lomberg |
Images, movie, artwork and illustrations
Using the recently commissioned Integral Field Unit (IFU) on the Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS),
astronomers at the observatory have recently obtained a complete
multi-dimensional picture of the dynamic flow of gas and stars at the
core of an active galaxy named NGC 1068 in a single snap-shot. The
resulting windfall of data has been transformed into an animation
that dramatically reveals the internal gyrations of the galaxy -
including the interactions of a pair of galactic-scale jets that spew
material for thousands of light years away from the suspected black
hole at the galaxy's core.
"The Gemini data of NGC 1068
reveal one of the lesser know features of galaxy jets," explains Gemini
North Associate Director Dr. Jean-René Roy. "For the first time we were
able to clearly see the jet's expanding lobe as its hypersonic bow
shock slams directly into the underlying gas disk of the galaxy. It's
like a huge wave smashing onto a galactic shoreline."
Dr.
Gerald Cecil of the University of North Carolina, recently led an
international team to study this particular galaxy using spectra taken
with the Hubble Space Telescope and believes that the new Gemini
spectra will clarify many patterns revealed by Hubble. "Large
ground-based telescopes like Gemini are the perfect complement to
Hubble because they can collect so much more light. But it's critical
to use all this light cunningly, and not throw most of it away as
standard slit spectrographs
do. The GMOS's integral field capability now enables detailed studies
of fundamental physical processes that were previously too time
consuming to conduct on faint cosmic sources." The Hubble findings by Dr. Cecil et al. will appear in the April 1, 2002 issue of the Astrophysical Journal.
"By using Integral Field Spectroscopy we add dimensions to the data and can essentially make a movie with one click of the shutter," says Dr. Bryan Miller, the Gemini instrument scientist for IFUs. "When we play back our movie of the galaxy NGC1068, we see a 3-dimensional view of the core of this galaxy. It is striking how much easier it is to interpret features with this kind of data. With integral-field data we can determine the mass distributions, the true shapes, and the histories of galaxies more accurately than before." The Integral Field Spectroscopy findings by Dr. Miller et al. will appear in the Conference Series of the Astronomical Society of the Pacific.
This
technology is new to the world of 8-10 meter class telescopes and is
especially powerful on new generation telescopes like Gemini that use
the latest optical technologies to focus starlight to razor sharpness.
"We are very excited by these results and the superb capabilities that
the integral field unit has given the GMOS in Hawaii", notes Dr. Jeremy
Allington-Smith, the scientist from the University of Durham in the
United Kingdom who managed the construction of the GMOS Integral Field
Unit. "In effect we have added an extra dimension to the instrument so
that it can map the motion of gas and stars at any point in the image
of the object under study. The GMOS IFU will be a powerful new tool for
studying the centers of active galaxies that may harbor black holes, as
well as the dynamic internal motions of galaxies and star forming
regions." The GMOS IFU findings by Dr. Allington-Smith et al. will appear in the Conference Series of the Astronomical Society of the Pacific.
An
Integral Field Unit (IFU) like the one used in the GMOS uses hundreds
of tiny optical fibers (each thinner than an human hair) with tiny
micro-lenses attached to guide light from the telescope's 2-D image to
a spectrograph. The spectrograph produces one individual spectrum for
each fiber for a total of 1500 individual spectra that can each reveal
details of the physical conditions and velocity of the gas, dust and
stars it studies. This system was the first IFU to be installed on the
new generation of 8 and 10m telescopes when it was commissioned on the
Gemini-North telescope in 2001.
The Integral Field
Spectroscopy capabilities of the Gemini Observatory are still
developing. Within the next two years both telescopes will have optical
and near-infrared integral field units. Some of these systems will work
with adaptive optics to provide the highest spatial resolution images
deliverable by the telescopes, including images in the infrared that
will be sharper than can be produced by the Hubble Space Telescope at
those wavelengths.
The Gemini Observatory is an
international collaboration that has built two identical 8-meter
telescopes. The telescopes are located at Mauna Kea, Hawaii (Gemini
North) and Cerro Pachón in central Chile (Gemini South), and hence
provide full coverage of both hemispheres of the sky. Both telescopes
incorporate new technologies that allow large, relatively thin mirrors
under active control to collect and focus both optical and infrared
radiation from space. Gemini North began science operations in 2000 and
Gemini South began scientific operations in late 2001.
The
Gemini Observatory provides the astronomical communities in each
partner country with state-of-the-art astronomical facilities that
allocate observing time in proportion to each country's contribution.
In addition to financial support, each country also contributes
significant scientific and technical resources. The national research
agencies that form the Gemini partnership include: the US National
Science Foundation (NSF), the UK Particle Physics and Astronomy
Research Council (PPARC), the Canadian National Research Council (NRC),
the Chilean Comisión Nacional de Investigación Cientifica y Tecnológica
(CONICYT), the Australian Research Council (ARC), the Argentinean
Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)
and the Brazilian Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e
Tecnológico (CNPq). The Observatory is managed by the Association of
Universities for Research in Astronomy, Inc. (AURA) under a cooperative
agreement with the NSF. The NSF also serves as the executive agency for
the international partnership.
For full-resolution science images and movie, illustrations and additional information see: http://www.gemini.edu/media/IFUImages.html.
Media Contact:
Peter Michaud |
UK Media Contact: Peter Barratt, Head of Communications |
{mospagebreak title=Observatorio Gemini realiza Animación Multidimensional del Centro de una Galaxia Activa}
 Jon Lomberg |
Imágenes, animación y dibujos pueden encontrarse en: http://www.gemini.edu/media/IFUImages-e.html.
Los astrónomos que observan con el Telescopio de
Gemini Norte en Mauna Kea, Hawai´i, tendrán una herramienta nueva y
poderosa para rastrear misteriosos calderos cósmicos, como aquellos en
el centro de galaxias y en cunas de estrellas.
Al usar la recién instalada Unidad de Campo Integral (IFU) en el Espectógrafo Multi Objetivo de Gemini (GMOS),
los astrónomos del observatorio han recientemente obtenido, en una sola
toma, un cuadro completo multidimensional del flujo dinámico de gas y
estrellas en el centro de una galaxia activa llamada NGC 1068. La
información resultante ha sido transformada en una animación
que revela de manera impactante los giros internos de la galaxia -
incluyendo las interacciones de un par de chorros (jets) de materia de
escala galáctica, los cuales lanzan material a más de miles de años luz
y hacia fuera del posible agujero negro ubicado en el centro de dicha
galaxia.
"La información de Gemini sobre NGC 1068
revela una de las características menos conocidas de los chorros de
material en galaxies, explica el Director Asociado de Gemini Norte, Dr.
Jean-René Roy. "Por primera vez pudimos ser capaces de ver claramente
al lóbulo en expansion del chorro en el momento en que su onda de
choque (bow shock) hipersónica choca violentamente en el disco de gas
subyacente de la galaxia. Es como una gran ola chocando contra el borde
costero cósmico."
El Dr. Gerald Cecil de la
Universidad de Carolina del Norte lideró recientemente un equipo
internacional para estudiar esta particular galaxia usando espectros
tomados en el Telescopio Espacial Hubble y estima que los nuevos
espectros de Gemini clarificarán varias características reveladas por
el Hubble. Los telescopios gigantes con base en tierra , como Gemini,
son el complemento perfecto para Hubble, porque ellos pueden recoger
más cantidad de luz. Pero esa luz debe ser usada astutamente y no como
lo hacen los espectógrafos de rendijas
tradicionales, en los cuales la mayor parte de ella, es arrojada fuera.
Al usar GMOS con su capacidad integral de campo, podemos realizar
estudios detallados de la luz para obtener restricciones físicas
cruciales en el entendimiento de la naturaleza de objetos cósmicos
lejanos. Los descubrimientos del Dr. Cecil realizados con Hubble serán publicados en la edición del 1 de Abril del Astrophysical Journal.
"Al utilizar la Espectroscopía de Campo Integral
agregamos dimensiones a los datos de información y se puede
esencialmente hacer una película con un abrir y cerrar del obturador",
dice el Dr. Bryan Miller, astrónomo de Gemini que trabaja en la
técnicas de campo integral. "Cuando vemos nuestra película de la
galaxia NGC1068 observamos una vista tridimensional del centro de esta
galaxia. Es increible lo sencillo que resulta interpretar
caraterísticas con este tipo de información. Con vistas
tridimensionales de galaxias, podemos determinar distribuciones de
masas, formas reales y tal vez, hasta sus orígenes, con mucho más
precisión que antes".
Esta tecnología es nueva para
el mundo de los telescopios de tipo 8-10 metros y es especialmente
poderosa en la nueva generación de telescopios como Gemini, que utiliza
las últimas tecnologías ópticas para enfocar la luz de las estrellas al
máximo de la nitidez. "Estamos muy felices por estos resultados y por
las espléndidas capacidades que la Unidad de Campo Integral ha dado al
GMOS en Hawai´i", enfatiza el Dr. Jeremy Allington- Smith, científico
de la Universidad de Durham en el Reino Unido, quien tuvo a cargo la
construcción de la Unidad Integral de Campo de GMOS. "De hecho, hemos
agregado una dimension extra al instrumento para que pueda mapear el
movimiento del gas y estrellas en cualquier punto de la imagen del
objeto bajo estudio. La IFU de GMOS será una herramienta poderosa para
estudiar las centros de las galaxias activas que puedan albergar
agujeros negros, al igual que los movimientos dinámicos internos de las
galaxias y las regiones donde se están formando las estrellas".
Una
Unidad de Campo Integral (IFU) como la utilizada en el GMOS usa cientos
de pequeñas fibras ópticas (cada una más delgada que un cabello humano)
con pequeños microlentes adosados, de manera que guían la luz de la
imagen bidimensional del telescopio hacia el espectógrafo. El
espectógrafo produce un espectro individual por cada fibra, dando un
total de 1500 espectros individuales que pueden cada uno revelar
detalles de las condiciones físicas y de velocidad del gas, polvo y de
las estrellas que se estudian. Cuando se instaló en el telescopio de
Gemini Norte en el 2001, este sistema fue el IFU instalado en la nueva
generación de telescopios de 8 y 10 metros.
Las capacidades de espectroscopía de campo integral del Observatorio Gemini aún están en desarrollo. Dentro de los próximos dos años, ambos telescopios tendrán unidades de campo integral en el óptico y en el infrarrojo cercano. Algunos de estos sistemas trabajarán con óptica adaptativa para brindar las imágenes de mayor resolución espacial jamás obtenidas en telescopios, incluyendo imágenes en el infrarrojo que serán más nítidas que las producidas por el Telescopio Hubble en esas longitudes de onda.
El Observatorio Gemini es una colaboración internacional que ha construido dos telescopios idénticos de 8 metros. Ambos incorporan nuevas tecnologías que permiten que espejos grandes y relativamente delgados bajo control activo recojan y enfoquen radiación óptica e infrarroja proveniente del espacio. Gemini Norte fue inaugurado en 1999.
El Observatorio Gemini brinda a las comunidades astronómicas de cada país miembro la posibilidad de contra con facilidades astronómicas de la más alta tecnología entregando tiempo de observación proporcional a la contribución de cada país. Además de aporte financiero, cada país contribuye además con un significativo apoyo técnico y científico. Las agencies nacionales que forman la asociación de Gemini incluyen: a la Fundación Nacional de Ciencias de los EEUU (NSF), el Consejo para la Investigación de Partículas Físicas y Astronomía del Reino Unido (PPARC), el Consejo Nacional de Investigación Canadiense (NRC), la Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica de Chile (CONICYT), el Consejo Australiano de Investigación (ARC), el Consejo Argentino de Investigaciones Científicas y Tecnológicas (CONICET) y el Conselho Nacional de Desenvolvimiento Científico e Tecnológico de Brasil. El Observatorio es dirigido por AURA, Inc. bajo un acuerdo de cooperación de la NSF, la cual, a su vez, sirve de agencia ejecutiva para la asociación internacional.
Para obtener imagenes de ciencia de alta resolución y animación, ilustraciones, e informacion adicional, visite: http://www.gemini.edu/media/IFUImages-e.html.
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