Bildkredit: Subaru Telescope
Subaru-teleskopet, baserat i Japan, har upptäckt den mest avlägsna galaxen som någonsin registrerats på 12,8 miljarder ljusår bort. Subaru Deep Field-projektteamet avslöjade 70 avlägsna objekt från kandidaten genom att använda ett speciellt filter som bara tillåter ljus med en mycket specifik våglängd att passera - ett som motsvarar objekt som är ungefär 13 miljarder ljusår bort.
Subaru-teleskopet har hittat en galax som ligger 12,8 miljarder ljusår bort (en rödförskjutning på 6,58; se anmärkning 1), den mest avlägsna galaxen som någonsin har observerats. Denna upptäckt är det första resultatet från Subaru Deep Field Project, ett forskningsprojekt från Subaru-teleskopet från National Astronomical Observatory of Japan som driver Subaru-teleskopet. Projektgruppen Subaru Deep Field (SDF) hittade cirka 70 avlägsna galaxkandidater genom att fästa ett speciellt filter utformat för att upptäcka galaxer cirka 13 miljarder ljusår bort på en kamera med ett brett synfält. Uppföljningsobservationer med en spektrograf bekräftade att två av nio av kandidaterna i själva verket är avlägsna galaxer. En av dessa är den mest avlägsna galaxen som någonsin har observerats. Denna upptäckt väcker förväntningarna att projektet kommer att kunna hitta ett stort antal avlägsna galaxer som kommer att hjälpa till att upptäcka universums tidiga historia på ett statistiskt meningsfullt sätt.
SDF-projektet är ett observationsprojekt från National Astronomical Observatory of Japan som är utformat för att visa upp Subaru-teleskopets förmågor och att lösa grundläggande astronomiska frågor som är svåra att ta itu med genom Subarus ordinarie tidsfördelningssystem. De flesta forskningsprogram på Subaru-teleskop väljs genom en konkurrenskraftig tidsallokeringsprocess som kallas Open Use, som är öppen för alla astronomer men tillåter högst bara tre observationsnätter var sjätte månad. Genom att samla ihop observationer som är reserverade för observatoriet och astronomer som bidrog till upprättandet av Subaru-teleskopet, kan ett observationsprojekt ta itu med frågor som kräver större teleskopresurser än det typiska forskningsförslaget. SDF-projektets huvudmål är att upptäcka ett stort antal av de mest avlägsna galaxerna som kan upptäckas och förstå deras egenskaper och deras påverkan på universums utveckling. Ljushastigheten är den grundläggande gränsen för hur snabb information kan färdas (se anmärkning 2). När vi upptäcker ljus från en galax som är 13 miljarder ljusår bort, betyder det att vi ser galaxen som den var för 13 miljarder år sedan. Att leta efter allt mer avlägsna galaxer betyder att titta på galaxer vid tidigare och tidigare tider i universum.
SDF-observationerna utnyttjade det faktum att ljus från avlägsna galaxer har en karakteristisk våglängd och form. Astronomer tror att de tidigaste galaxerna snabbt bildade stjärnor från väte, den dominerande materiens form i universum. Ljuset från dessa stjärnor skulle ha upphetsat allt väte som finns kvar omkring dem till högre energitillstånd och till och med joniserat det. När upphetsat väte återgår till lägre energitillstånd avger det ljus vid flera olika våglängder. Det mesta av detta ljus skulle emellertid undkomma den unga galaxen som en utsläppslinje vid 122 nanometer eftersom ”blåare” ljus med kortare våglängder och högre energi kan väcka andra väteatomer på nytt. Eftersom universum expanderar, ju längre bort en galax är från oss, desto snabbare rör sig den bort från oss. På grund av denna rörelse skiftas ljus från avlägsna galaxer till längre eller rödare våglängder, och denna emissionslinje är "rödförskjuten" till en längre våglängd som är karakteristisk för galaxens avstånd och själva galaxen verkar rödare. När ljuset sträcker sig det långa avståndet från sitt ursprung till jorden, kan ljus på den högre energisidan eller blå sidan av utsläppslinjen absorberas av det neutrala väte i det intergalaktiska rymden. Denna absorption ger utsläppslinjen ett distinkt asymmetriskt utseende. Ett övergripande rött utseende och en stark emissionslinje vid en viss våglängd med en speciell asymmetrisk form är signaturen till en avlägsen nyfödd galax.
För att upptäcka de mest avlägsna galaxer som någonsin har observerats utvecklade SDF-teamet ett speciellt filter som endast passerar ljus med det smala våglängdsområdet 908 till 938 nanometer. Dessa våglängder motsvarar emissionslinjen på 122 nanometer efter att ha kört ett avstånd på 13 miljarder ljusår. Teamet installerade specialfiltret och två andra filter med kortare och längre våglängder som fäste specialfiltret på Subaru-teleskopets Suprime-Cam, Subaru Prime Focus Camera, och genomförde ett omfattande observationsprogram från april till maj 2002. Suprime-Cam har förmågan att avbilda ett område på himlen så stor som fullmånen i en exponering, en unik förmåga bland instrument på 8 m-klass och större teleskop, och är extremt väl lämpad för undersökningar av mycket svaga föremål över stora himmelområden . Genom att observera ett område på himlen på månens storlek i upp till 5,8 timmar i varje filter kunde teamet upptäcka över 50 000 föremål, inklusive många extremt svaga galaxer. Genom att välja galaxer som bara var ljusa i det speciella filtret och företrädesvis rött, fann teamet 70 kandidater för galaxer vid en rödskift på 6,6 (eller ett avstånd på 13 miljarder ljusår; se figur 1).
I juni 2002 använde teamet FOCAS, Faint Object Camera och Spectrograph på Subaru-teleskopet, för att observera 9 av de 70 kandidaterna och bekräftade det allmänt röda utseendet och en utsläppslinje med en distinkt asymmetri i 2 objekt (se figur 2), och bestämde att deras rödförskjutningar är 6,58 och 6,54. Ljuset från dessa galaxer släpptes ut för 12,8 miljarder år sedan när universum bara var 900 miljoner år gammalt. Den tidigare observerade mest avlägsna galaxen, med en röd förskjutning av 6,56, upptäcktes genom att titta på ett stort kluster av galaxer som kan förstärka ljus från mer avlägsna galaxer med en gravitationslinseffekt. (Se vårt pressmeddelande från maj 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) SDF-observationerna är första gången flera galaxer på ett så stort avstånd har observerats, och utan hjälp av gravitationslinser. Galaxen med en rödförskjutning av 6,58 är den mest avlägsna galaxen som någonsin har observerats.
SDF-teamet räknar med att hitta många fler avlägsna galaxer genom fortsatta observationer. Innan de första stjärnorna och galaxerna bildades befann sig universum i ett stadium som astronomer kallar ”universumets mörka åldrar”. Att avgöra när de mörka åldrarna slutade är en av de viktigaste astronomiska frågorna i vår tid. Kärnmedlemmarna i teamet, Keiichi Kodaira från Graduate University of Advanced Studies i Japan, Nobunari Kashikawa från National Astronomical Observatory of Japan, och Yoshiaki Taniguchi från Tohoku University hoppas att genom att upptäcka ett statistiskt betydande antal avlägsna galaxer kan de börja kännetecknar galaxerna som meddelade slutet på universumets mörka tidsåldrar.
Originalkälla: Subaru News Release
