Por que existem tantas galáxias aparentemente deslocadas em azul no espaço profundo

A NASA divulgou esta imagem do espaço profundo. A maneira como a mudança de luz em relação à expansão do universo deve funcionar é fazendo com que as galáxias mais distantes pareçam na sua maioria deslocadas para o vermelho. Mas a imagem da NASA mostra um equilíbrio equilibrado entre mudança de azul e vermelho. Por que é que?

Você não pode avaliar o desvio para o vermelho de uma galáxia olhando para uma imagem colorida falsa. As imagens tiradas através de filtros diferentes são empilhadas e coloridas para se adequarem. Você pode dizer que as galáxias azuis são realmente mais azuis que as vermelhas, mas não há escala absoluta com a qual julgar o desvio para o vermelho a olho nu.

Em segundo lugar, não há detalhes na página da NASA, mas as câmeras ACS e WFC3 têm recursos de infravermelho próximo. Então, eu pensaria que essa imagem é uma imagem visual de informações de cores falsas que se estende bem para o que o olho pode perceber. Assim, mesmo as coisas que parecem azuis podem ter um espectro que atinge o pico em comprimentos de onda mais vermelhos, enquanto qualquer coisa que parece vermelha pode realmente ser infravermelha!

No entanto, além disso, para julgar qual seria a aparência de uma galáxia com desvio para o vermelho, você precisaria saber como era a galáxia com o desvio para o vermelho zero. Ou seja, a luz emitida no ultravioleta pode ser desviada para vermelho na parte visível do espectro. É inteiramente possível que a cor visual de uma galáxia com desvio para o vermelho não mudasse muito se a galáxia emitisse muita luz UV em seu quadro de referência ou igualmente, se emitisse muita luz muito vermelha que seria desviada para fora do telescópio faixa de sensibilidade.

Finalmente, pode haver alguma astrofísica genuína acontecendo. Muitas galáxias distantes são mais azuis do que as galáxias próximas porque estão passando por intensa formação estelar. Regiões maciças de formação de estrelas emitem luz UV abundante que é transferida para vermelho na óptica.

Finalmente finalmente! Muitas das galáxias na imagem estarão bem próximas e não serão muito deslocadas para o vermelho.

Existem dois fatores aqui.

Primeiro, para construir uma imagem como essa, vários filtros ópticos são usados ​​e, em seguida, esses são mesclados para fornecer uma imagem. As cores que você vê, portanto, não são as cores "verdadeiras" (não poderiam ser, a luz que você vê é muito fraca para o olho humano), mas é escolhida para destacar os detalhes da imagem. Uma galáxia azul na imagem pode não ser azul.

Em segundo lugar, o desvio para o vermelho significa que toda a luz é deslocada. Se uma galáxia está emitindo um amplo espectro de luz, o ultravioleta é deslocado para o visível, enquanto o vermelho é deslocado para o infravermelho, a cor aparente não muda muito. Portanto, a cor aparente, vermelha ou azul, não está falando sobre o desvio para o vermelho de cada galáxia.

Para medir o desvio para o vermelho, você precisa de um espectro detalhado. Um espectro incluirá linhas espectrais, que possuem frequências conhecidas. Ao observar o deslocamento dessas linhas, o desvio para o vermelho é medido.

As diferentes cores que você vê aqui provavelmente são uma consequência do tipo de estrelas em cada galáxia. As galáxias com mais estrelas jovens parecem mais azuis, e isso provavelmente é enfatizado na imagem (mas lembre-se de que não é "cor verdadeira")

Não se trata de colorir imagens, pois existe um problema com a evolução das galáxias denominado " FBG - excesso de galáxias azuis fracas " que não tem explicação satisfatória. Existem referências importantes não mencionadas no artigo do WP.

Uma explicação de uma página do problema (excesso de galáxias azuis e irregularidades em z> 2) e o estado atual das coisas podem ser lidos em GUAIX-O fraco problema das galáxias azuis

de A evolução da estrutura da galáxia ao longo do tempo cósmico Christopher J. Conselice (2014)

Além de um leve excesso de azul, ficou claro que também havia um excesso peculiar, geralmente para as galáxias mais fracas. Uma análise mais profunda mostrou que, usando as estruturas ópticas das galáxias, a sequência de Hubble estava quase completamente ausente em z> 2, e somente em z ∼ 1,5 é que espirais e elípticas se tornam tão comuns quanto galáxias peculiares

de FAINT BLUE GALAXIES, Richard S. Ellis, 1997

para um rápido declínio na taxa média de formação de estrelas das galáxias de campo desde um desvio para o vermelho z ≈ 1. Juntamente com os tamanhos angulares pequenos e o desvio para o vermelho médio modesto das fontes mais fracas detectáveis, esses resultados podem ser entendidos em modelos hierárquicos em que da formação de estrelas ocorreu em desvios para o vermelho entre z − 1−2. Os processos físicos responsáveis ​​pelo desaparecimento subsequente da população de galáxias azuis fracas permanecem obscuros. Surgiram vários recursos intrigantes que foram coletivamente referidos como o problema de galáxias azuis fracas (Kron 1978). Em sua manifestação mais simples, um aparente excesso de galáxias azuis fracas é visto nas contagens de fontes acima do número esperado com base nas propriedades locais das galáxias. Uma versão mais específica do problema que atraiu muita atenção seguiu os resultados das primeiras pesquisas de desvio para o vermelho (Broadhurst et al 1988, Colless et al 1990). Os dados de contagem de desvio para o vermelho dessas pesquisas não resolveram o problema do número, revelando um intervalo de desvio para o vermelho (no desvio para o vermelho baixo ou alto) onde essa população adicional poderia ser logicamente colocada. Hipóteses evolutivas relativamente complexas foram propostas para reconciliar esses resultados, incluindo evolução dependente da luminosidade, fusão de galáxias e a existência de uma nova população de fontes presentes no modesto desvio para o vermelho, mas misteriosamente ausentes localmente Os dados de contagem de desvio para o vermelho dessas pesquisas não resolveram o problema do número, revelando um intervalo de desvio para o vermelho (no desvio para o vermelho baixo ou alto) onde essa população adicional poderia ser logicamente colocada. Hipóteses evolutivas relativamente complexas foram propostas para reconciliar esses resultados, incluindo evolução dependente da luminosidade, fusão de galáxias e a existência de uma nova população de fontes presentes no modesto desvio para o vermelho, mas misteriosamente ausentes localmente Os dados de contagem de desvio para o vermelho dessas pesquisas não resolveram o problema do número, revelando um intervalo de desvio para o vermelho (no desvio para o vermelho baixo ou alto) onde essa população adicional poderia ser logicamente colocada. Hipóteses evolutivas relativamente complexas foram propostas para reconciliar esses resultados, incluindo evolução dependente da luminosidade, fusão de galáxias e a existência de uma nova população de fontes presentes no modesto desvio para o vermelho, mas misteriosamente ausentes localmente

Usei a pesquisa de imagens para encontrar uma versão com mais detalhes (a Pesquisa de imagens do Google é ótima para esse tipo de coisa) sobre como foi feita, os canais RGB no mago foram feitos com os filtros IR, Visual e Blue, respectivamente.

O principal aglomerado de galáxias, Abel 2744 , está apenas no desvio para o vermelho de 0,3; então as cores não estão tão distantes do que poderíamos ver visualmente (com olhos muito melhores).

Além disso, apenas olhar para a foto não mostra como diferenciar uma galáxia relativamente próxima, porém fraca ou muito mais distante, porém brilhante. No entanto, suspeito que a maioria das minúsculas galáxias azuis são membros menores de Abel 2744 e não objetos extremamente distantes que precisariam de um grande deslocamento para azul para cancelar o deslocamento para vermelho do ex.