Credit imagine: Telescop Subaru
Telescopul Subaru, cu sediul în Japonia, a detectat cea mai îndepărtată galaxie înregistrată vreodată la 12,8 miliarde de ani-lumină distanță. Echipa de proiect Subaru Deep Field a descoperit 70 de obiecte îndepărtate candidate, folosind un filtru special care permite să treacă doar lumina de lungime de undă foarte specifică - una care corespunde obiectelor aflate la aproximativ 13 miliarde de ani lumină.
Telescopul Subaru a găsit o galaxie la 12,8 miliarde de ani lumină distanță (un redshift de 6,58; vezi nota 1), cea mai îndepărtată galaxie observată vreodată. Această descoperire este primul rezultat al proiectului Subaru Deep Field, un proiect de cercetare al Telescopului Subaru al Observatorului National Astronomic din Japonia care operează telescopul Subaru. Echipa de proiect Subaru Deep Field (SDF) a găsit aproximativ 70 de candidați la galaxii îndepărtate, atașând un filtru special conceput pentru a detecta galaxii la aproximativ 13 miliarde de ani lumină de pe o cameră cu un câmp vizual larg. Observațiile ulterioare cu o spectrografă au confirmat că două din nouă dintre candidați sunt de fapt galaxii îndepărtate. Una dintre acestea este cea mai îndepărtată galaxie observată vreodată. Această descoperire ridică așteptarea ca proiectul să poată găsi un număr mare de galaxii îndepărtate care să ajute la dezlegarea istoriei timpurii a universului într-o manieră semnificativă statistic.
Proiectul SDF este un proiect de observator al Observatorului National Astronomic al Japoniei, conceput pentru a prezenta abilitățile telescopului Subaru și pentru a rezolva întrebările astronomice fundamentale dificil de abordat prin sistemul regulat de alocare a timpului Subaru. Majoritatea programelor de cercetare de pe telescopul Subaru sunt selectate printr-un proces competitiv de alocare a timpului numit Open Use, care este deschis tuturor astronomilor, dar care permite maximum trei nopți de observare la fiecare șase luni. Prin punerea în comun a nopților de observare rezervate observatorului și astronomilor care au contribuit la înființarea Telescopului Subaru, un proiect de observator poate aborda întrebări care necesită resurse mai mari de telescop decât propunerea tipică de cercetare. Obiectivul principal al proiectului SDF este de a detecta un număr mare de galaxii cele mai îndepărtate detectabile și de a înțelege proprietățile și impactul lor asupra evoluției universului. Viteza luminii este limita fundamentală a modului în care se pot deplasa rapid informațiile (vezi nota 2). Când detectăm lumina dintr-o galaxie la 13 miliarde de ani lumină distanță, asta înseamnă că vedem galaxia așa cum era acum 13 miliarde de ani. Căutarea galaxiilor din ce în ce mai îndepărtate înseamnă să te uiți la galaxii la vremuri anterioare și mai vechi din univers.
Observațiile SDF au profitat de faptul că lumina provenită din galaxiile îndepărtate are o lungime de undă și o formă caracteristice. Astronomii cred că primele galaxii au format rapid stele din hidrogen, forma dominantă a materiei din univers. Lumina de la aceste stele ar fi excitat orice hidrogen rămânând în jurul lor până la stări energetice superioare și chiar să-l ionizeze. Când hidrogenul excitat revine la stări energetice mai mici, emite lumină la mai multe lungimi de undă distincte. Cu toate acestea, cea mai mare parte din această lumină ar scăpa de galaxia tânără ca o linie de emisie la 122 nanometri, deoarece lumina „mai albă” cu lungimi de undă mai scurte și energie mai mare poate reexita alți atomi de hidrogen. Deoarece universul se extinde, cu cât este mai departe de noi o galaxie, cu atât se îndepărtează mai repede de noi. Din cauza acestei mișcări, lumina de la galaxii îndepărtate este doppler schimbată pe lungimi de undă mai lungi sau mai roșii, iar această linie de emisie este „redshifted” la o lungime de undă mai lungă, caracteristică distanței galaxiei și galaxia în sine apare mai roșie. Pe măsură ce lumina călătorește distanța lungă de la originea sa pe Pământ, lumina de partea energetică mai mare sau partea albastră a liniei de emisie poate fi absorbită de hidrogenul neutru în spațiul intergalactic. Această absorbție conferă liniei de emisie un aspect asimetric distinctiv. Un aspect roșu general și o linie de emisie puternică la o anumită lungime de undă cu o anumită formă asimetrică este semnătura unei galaxii îndepărtate.
Pentru a detecta cele mai îndepărtate galaxii observate vreodată, echipa SDF a dezvoltat un filtru special care trece lumina doar cu intervalul de undă restrâns între 908 și 938 nanometri. Aceste lungimi de undă corespund liniei de emisie de 122 nanometri după parcurgerea unei distanțe de 13 miliarde de ani-lumină. Echipa a instalat filtrul special, și alte două filtre la lungimi de undă mai scurte și mai lungi, care împletesc filtrul special, pe Suprime-Cam al telescopului Subaru, camera Sub Focus Prime Subaru și a realizat un program extins de observare din aprilie până în mai 2002. Suprime-Cam are capacitatea de a imagina o zonă a cerului la fel de mare ca luna plină într-o singură expunere, o capacitate unică printre instrumentele din clasa de 8 m și telescoape mai mari și este extrem de potrivită pentru sondaje asupra obiectelor foarte slabe pe suprafețe mari ale cerului . Observând o zonă a cerului dimensiunea lunii până la 5,8 ore în fiecare filtru, echipa a putut să detecteze peste 50 000 de obiecte, inclusiv multe galaxii extrem de slabe. Selectând galaxii care au fost strălucitoare doar în filtrul special și preferențial roșu, echipa a găsit 70 de candidați pentru galaxii la un redshift de 6,6 (sau o distanță de 13 miliarde de ani-lumină; a se vedea figura 1).
În iunie 2002, echipa a folosit FOCAS, camera cu obiecte slabe și spectrograful de pe telescopul Subaru, pentru a observa 9 dintre cei 70 de candidați și a confirmat aspectul în general roșu și o linie de emisie cu o asimetrie distinctivă în 2 obiecte (a se vedea figura 2), și a stabilit că redshift-urile lor sunt 6.58 și 6.54. Lumina din aceste galaxii a fost emisă acum 12,8 miliarde de ani, când universul avea doar 900 de milioane de ani. Galaxia cea mai îndepărtată observată anterior, cu un redshift de 6,56, a fost descoperită uitându-se la un grup mare de galaxii care poate amplifica lumina din galaxii mai îndepărtate cu un efect de lentila gravitațional. (Vezi comunicatul nostru de presă din mai 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) Observațiile SDF sunt pentru prima dată când au fost observate mai multe galaxii la o distanță atât de mare și fără ajutorul lentilelor gravitaționale. Galaxia cu un redshift de 6,58 este cea mai îndepărtată galaxie observată vreodată.
Echipa SDF se așteaptă să găsească mai multe galaxii mai îndepărtate prin observații continue. Înainte de formarea primelor stele și galaxii, universul era într-o etapă pe care astronomii o numesc „veacurile întunecate ale universului”. Determinarea perioadelor întunecate este una dintre cele mai importante întrebări astronomice ale timpului nostru. Membrii de bază ai echipei, Keiichi Kodaira de la Universitatea Absolventă de Studii Avansate din Japonia, Nobunari Kashikawa de la Observatorul Astronomic Național din Japonia și Yoshiaki Taniguchi de la Universitatea Tohoku speră că, prin detectarea unui număr semnificativ statistic de galaxii îndepărtate, pot începe să caracterizează galaxiile care au prezentat sfârșitul veacurilor întunecate ale universului.
Sursa originală: Comunicat de presă Subaru
