Nowe urządzenie zwane SIMBA (SEST IMaging Bolometer Array? – Mapujący Zestaw Bolometryczny SEST) zostało zainstalowane na Swedish-ESO Submillimetre Telescope (SEST) w należącym do ESO La Silla Observatory w lipcu 2001 roku. Obserwuje ono niebo w długości fali 1,2 mm i jest w stanie w krótkim czasie dostarczać map dużych obszarów nieboskłonu. Aby osiągnąć jak największą czułość, SIMBA jest ochłodzony do temperatury zaledwie 0.3 stopnia powyżej zera absolutnego.

SIMBA jest pierwszym urządzeniem mapującym pracującym na południowej półkuli w milimetrowych długościach fali. Promieniowanie o takiej długości fali jest głównie emitowane przez zimny pył i zjonizowany gaz znajdujący się wewnątrz całego szeregu obiektów we Wszechświecie. Pośród wielu korzyści, SIMBA daje fascynujące możliwości badania ukrytych? regionów formacji gwiezdnych, leżących głęboko wewnątrz gęstych mgławic międzygwiezdnych. Jakkolwiek takie obłoki nie przepuszczają światła widzialnego, są przezroczyste dla promieniowania milimetrowego, więc SIMBA może obserwować leżące wokół obiekty, w szczególności pył dookoła powstających gwiazd.

Ten skomplikowany instrument może też poszukiwać wokół bliskich gwiazd dysków zimnego pyłu w których powstają planety lub które są pozostałościami po tym procesie. Równie ważny jest fakt, że SIMBA może prowadzić obserwacje bardzo odległych galaktyk we wczesnym Wszechświecie, dostarczając ich zdjęć gdy dopiero się tworzą.

Zdjęcia uzyskane podczas pierwszych testów bolometru SIMBA są obiecujące. Pierwsze obserwacje umacniają duże nadzieje na niezwykłe badania astronomiczne południowego nieba w milimetrowych długościach fal.

Pierwsze obserwacje dokonane za pomocą SIMBY

SIMBA (SEST IMaging Bolometer Array) został zbudowany i zainstalowany na Swedish-ESO Submillimetre Telescope (SEST) w La Silla (Chile) w ramach międzynarodowej współpracy pomiędzy University of Bochum i Max Planck Institute for Radio Astronomy w Niemczech, Swedish National Facility for Radio Astronomy i ESO.

SIMBA (“lew”?w języku Swahili) działa jak kamera składająca obraz z 37 fragmentów (pikseli). Zmieniając kierunek ustawienia teleskopu można przebadać duże obszary nieba. Jako pierwszy i jedyny tego typu instrument na półkuli południowej, SIMBA spogląda z ochotą na bogate i dziewicze tereny łowieckie na niebie.

IRAS 18434-0242ESO

W centrum tego zarejestrowanego przez SIMBĘ obrazu znajduje się obiekt IRAS 18434-0242. Zawiera on wiele jasnych źródeł, związanych z gęstymi rdzeniami i zwartymi regionami HII, położonymi głęboko wewnątrz obłoku. Znacznie mniej dokładny obraz został opracowany za pomocą jednokanałowego bolometru na SEST. Nowa mapa otrzymana przez SIMBĘ jest większa i pokazuje więcej źródeł.

Podczas pierwszych obserwacji SIMBA został wykorzystany do badania gazu i pyłu zawartego w tych rejonach naszej galaktyki, w których tworzą się gwiazdy. Skierowano go też w stronę podobnych obszarów wewnątrz Obłoków Magellana i bardziej odległych galaktyk. Został też użyty do rejestracji promieniowania mgławic planetarnych, obłoków materii wyrzuconych przez umierające gwiazdy. Przeprowadzono nawet próby wykrycia odległych galaktyk i kwazarów świecących w milimetrowych długościach fal i leżących w dwóch dobrze zbadanych obszarach nieba: Południowym Głębokim Polu Hubble'a i Głębokim Polu Chandry.

Obserwacje prowadzone za pomocą SEST i SIMBY posłużyły również do identyfikacji obiektów, które można będzie oglądać w wyższych rozdzielczościach i w krótszym paśmie fal przez planowane submilimetrowe teleskopy i interferometry na półkuli południowej, takie jak APEX i ALMA.

SIMBA dostarcza zdjęć obszarów tworzenia się formacji masywnych gwiazd

Najnowsze zdjęcia SIMBY są pokazane powyżej; zostały zrobione podczas testowych obserwacji, w ramach pilotażowego przeglądu regionów powstawania masywnych gwiazd.

Gwiazdy tworzą się wewnątrz międzygwiezdnych obłoków gazu i pyłu. Gęstsze obszary obłoków mogą zapaść się w chłodne i gęste rdzenie, z których powstają gwiazdy. Zwykle gwiazdy rodzą się w gromadach, mniej więcej w tym samym czasie.

Nowo narodzone gwiazdy podgrzewają otaczające je rejony obłoku. Wysyłane jest promieniowanie, najpierw w milimetrowych długościach fali, później w podczerwonych, gdy gwiazda się rozgrzewa. Jeżeli powstają bardzo masywne gwiazdy, ich promieniowanie UV jonizuje bezpośrednio przylegający do nich gaz, który też zaczyna świecić na milimetrowych długościach. Te zjonizowane regiony nazywają się supergęstymi regionami HII.

Ponieważ gwiazdy tworzą się głęboko wewnątrz międzygwiezdnego obłoku, światło widzialne jest prawie całkowicie pochłaniane i nie jest możliwe obserwowanie tych procesów optycznie. Obiekty, którymi SIMBA ma się zajmować znajdują się w katalogu obiektów po raz pierwszy wykrytych przez satelitę IRAS (wystrzelonego w 1983) w paśmie dalekiej podczerwieni.

IRAS 17271-3439ESO

Kolejne zdjęcie dostarczone przez SIMBĘ, w centrum znajduje się IRAS 17271-3439. Fotografia prezentuje duże, jasne źródło związane z kilkoma gęstymi regionami HII, oraz z gromadą słabszych źródeł.

Od 1995 do 1998 roku, należące do ESA Infrared Space Obserwatory (ISO) zgromadziło olbrzymią ilość cennych danych, zdobywając zdjęcia i widma w szerokim paśmie podczerwieni (od 2.5 do 240 mikrometrów), czyli niedaleko milimetrowego rejonu, w którym pracuje SIMBA. ISO dostarczyło obrazów w podczerwieni o wielkości i ostrości porównywalnej do tych uzyskiwanych przez SIMBĘ. Oczywiście najciekawsze będzie połączenie danych uzyskanych przez SIMBĘ z widmem dostarczonym przez ISO oraz informacjami otrzymanymi od dużych teleskopów naziemnych w szerokim zakresie podczerwieni.

Niektóre szczegóły techniczne urządzenia SIMBA

SIMBA jest jedyny w swym rodzaju z powodu możliwości szybkiego uzyskiwania zdjęć dużej części nieba. Jest to osiągalne dzięki trybowi szybkiego skanowania. Aby otrzymać jak najmniej zakłóceń i dobrą czułość, całe urządzenie schłodzono do zaledwie 0,3 stopnia powyżej zera absolutnego, to jest do około -273 stopni Celsjusza.

SIMBA składa się z 37 tub (każda odpowiada jednemu pikselowi obrazu nieba) ułożonych w sześciokątne struktury. Podczas tworzenia obrazu, ustawienie teleskopu jest zmieniane stosownie do tła obserwacji – w ten sposób badany obiekt i otaczające go niebo może być szybko przeskanowane, z prędkością około 80 sekund łuku na sekundę. To sprawia, że SIMBA jest bardzo wydajnym instrumentem: na przykład dokładny obraz o dobrej czułości i rozmiarach 15 minut łuku x 6 minut, może powstać w ciągu 15 minut. Jeżeli potrzebna jest większa czułość (do obserwacji słabszych źródeł), można utworzyć więcej obrazów tego samego obszaru i dodać rezultaty.

Duże obszary nieba mogą być pokryte dzięki łączeniu wielu zdjęć zrobionych z różnych pozycji. Rozdzielczość zdjęcia to 22 sekundy łuku, odpowiadające rozdzielczości kątowej tego 15-metrowego teleskopu przy podanej długości fali.

Autor

Marcin Marszałek