Perché ci sono così tante galassie apparentemente spostate di blu nello spazio profondo

La NASA ha rilasciato questa immagine di spazio profondo. Il modo in cui la luce si sposta di fronte all'espansione dell'universo dovrebbe funzionare facendo apparire le galassie più lontane per lo più spostate verso il rosso. Ma l'immagine della NASA mostra un certo equilibrio tra spostamento blu e rosso. Perché?

Non è possibile misurare lo spostamento verso il rosso di una galassia guardando un'immagine a falsi colori. Le immagini acquisite attraverso diversi filtri sono impilate e colorate per adattarsi. Puoi dire che le galassie blu sono davvero più blu delle galassie rosse, ma non esiste una scala assoluta con cui giudicare il redshift da occhio.

In secondo luogo, non ci sono dettagli nella pagina web della NASA, ma le telecamere ACS e WFC3 hanno funzionalità a infrarossi vicini. Quindi penso che questa immagine sia un'immagine visiva di falsi colori delle informazioni che si estende ben al di là di ciò che l'occhio può percepire. Quindi anche le cose che sembrano blu potrebbero avere uno spettro che raggiunge picchi alle lunghezze d'onda più rosse, mentre tutto ciò che sembra rosso potrebbe effettivamente essere infrarosso!

Tuttavia, al di là di questo, al fine di giudicare quale sarebbe l'aspetto di una galassia spostato verso il rosso, dovresti sapere come sarebbe stata la galassia con spostamento verso il rosso zero. Cioè, la luce emessa nell'ultravioletto potrebbe essere spostata verso il rosso nella parte visibile dello spettro. È del tutto possibile che il colore visivo di una galassia spostata verso il rosso non cambierebbe molto se la galassia emettesse molta luce UV nel suo quadro di riferimento o ugualmente, se emettesse molta luce molto rossa che veniva poi spostata verso il rosso dal telescopio gamma di sensibilità.

Infine, potrebbero esserci degli autentici astrofisici. Molte galassie distanti sono più blu delle galassie vicine perché stanno subendo un'intensa formazione stellare. Enormi regioni di formazione stellare emettono abbondante luce UV spostata verso il rosso nell'ottica.

Finalmente, finalmente! Molte delle galassie nella foto saranno abbastanza vicine e non saranno molto spostate verso il rosso.

Ci sono due fattori qui.

Innanzitutto, per costruire un'immagine come questa, vengono utilizzati diversi filtri ottici, quindi questi vengono uniti per dare un'immagine. I colori che vedi non sono quindi i colori "veri" (non potrebbero essere, la luce che vedi è troppo debole per l'occhio umano) ma sono scelti per mettere in risalto i dettagli dell'immagine. Una galassia che è blu nell'immagine potrebbe non essere effettivamente blu.

In secondo luogo, lo spostamento del rosso significa che tutta la luce viene spostata, se una galassia emette un ampio spettro di luce, l'ultravioletto viene spostato sul visibile, poiché il rosso viene spostato sull'infrarosso, il colore apparente non cambia molto. Quindi il colore apparente, rosso o blu non ti dice dello spostamento verso il rosso di ogni galassia.

Per misurare lo spostamento rosso è necessario uno spettro dettagliato. Uno spettro includerà linee spettrali, che hanno frequenze note. Notando lo spostamento di queste linee viene misurato lo spostamento verso il rosso.

I diversi colori che vedi qui sono probabilmente una conseguenza del tipo di stelle in ogni galassia. Le galassie con più giovani stelle appaiono più blu, e questo è probabilmente enfatizzato nell'immagine (ma ricorda che non è "vero colore")

Non si tratta di colorare l'immagine perché c'è un problema con l'evoluzione delle galassie chiamato " FBG - eccesso di galassie blu deboli " che non ha una spiegazione soddisfacente. Ci sono riferimenti importanti non menzionati nell'articolo del WP.

Una spiegazione di una pagina del problema (eccesso di galassie blu e irregolari a z> 2) e lo stato attuale delle cose può essere letta su GUAIX-Il debole problema delle galassie blu

da The Evolution of Galaxy Structure Over Cosmic Time Christopher J. Conselice (2014)

Oltre a un debole eccesso di blu, era chiaro che c'era anche un eccesso particolare, spesso per le galassie più deboli. Un'analisi più approfondita ha mostrato che, usando le strutture ottiche delle galassie a telaio di appoggio, la sequenza di Hubble era quasi completamente assente a z> 2, e solo a z ∼ 1.5 spirali ed ellittiche divennero comuni quanto le galassie peculiari

da FAINT BLUE GALAXIES, Richard S. Ellis, 1997

per un rapido declino del tasso di formazione stellare mediato in volume delle galassie di campo da uno spostamento verso il rosso z ≈ 1. Insieme alle piccole dimensioni angolari e al modesto spostamento verso il rosso delle fonti più deboli rilevabili, questi risultati possono essere compresi in modelli gerarchici in cui la massa della formazione stellare si è verificato a turni rossi tra z ≈ 1−2. I processi fisici responsabili della successiva scomparsa della debole popolazione della galassia blu restano poco chiari. Sono emerse diverse caratteristiche enigmatiche che sono state collettivamente definite come il problema della debole galassia blu (Kron 1978). Nella sua manifestazione più semplice, si osserva un eccesso evidente di deboli galassie blu nei conteggi delle fonti rispetto al numero previsto sulla base delle proprietà della galassia locale. Una versione più specifica del problema che ha attirato molta attenzione ha seguito i risultati dei primi deboli sondaggi redshift (Broadhurst et al 1988, Colless et al 1990). I dati di conteggio redshift di questi sondaggi non hanno risolto il problema numerico rivelando un intervallo di spostamento verso il rosso (con spostamento verso il basso o alto) in cui questa popolazione aggiuntiva poteva essere posizionata logicamente. Sono state quindi proposte ipotesi evolutive relativamente complesse per riconciliare questi risultati, tra cui evoluzione dipendente dalla luminosità, fusione di galassie e l'esistenza di una nuova popolazione di fonti presenti a modesti spostamenti verso il rosso ma, misteriosamente, assenti localmente I dati di conteggio redshift di questi sondaggi non hanno risolto il problema numerico rivelando un intervallo di spostamento verso il rosso (con spostamento verso il basso o alto) in cui questa popolazione aggiuntiva poteva essere posizionata logicamente. Sono state quindi proposte ipotesi evolutive relativamente complesse per riconciliare questi risultati, tra cui evoluzione dipendente dalla luminosità, fusione di galassie e l'esistenza di una nuova popolazione di fonti presenti a modesti spostamenti verso il rosso ma, misteriosamente, assenti localmente I dati di conteggio redshift di questi sondaggi non hanno risolto il problema numerico rivelando un intervallo di spostamento verso il rosso (con spostamento verso il basso o alto) in cui questa popolazione aggiuntiva poteva essere posizionata logicamente. Sono state quindi proposte ipotesi evolutive relativamente complesse per riconciliare questi risultati, tra cui evoluzione dipendente dalla luminosità, fusione di galassie e l'esistenza di una nuova popolazione di fonti presenti a modesti spostamenti verso il rosso ma, misteriosamente, assenti localmente

Ho usato la ricerca di immagini per trovare una versione con maggiori dettagli (Google Image Search è ottimo per questo genere di cose) su come è stata presa, i canali RGB nel mago sono stati presi rispettivamente con filtri IR, Visual e Blue.

Il principale ammasso di galassie al suo interno, Abel 2744 , ha solo uno spostamento verso il rosso di 0,3; quindi i suoi colori non sono così lontani da ciò che potremmo vedere visivamente (con occhi molto migliori).

Inoltre, solo guardare l'immagine non ti dà alcun modo di dire la differenza tra una galassia che è relativamente vicina ma debole o molto più lontana ma luminosa. Tuttavia sospetto che la maggior parte delle minuscole galassie blu siano membri più piccoli di Abel 2744 oggetti non estremamente distanti che avrebbero bisogno di un importante spostamento blu per annullare il passaggio rosso da ex.