Snímka: Subaru Telescope
Teleskop Subaru so sídlom v Japonsku zistil najvzdialenejšiu galaxiu, aká bola kedy zaznamenaná vo vzdialenosti 12,8 miliárd svetelných rokov. Projektový tím Subaru Deep Field odhalil 70 kandidátskych vzdialených objektov pomocou špeciálneho filtra, ktorý umožňuje prechod iba svetla s veľmi špecifickou vlnovou dĺžkou - čo zodpovedá objektom vzdialeným približne 13 miliárd svetelných rokov.
Ďalekohľad Subaru našiel galaxiu vzdialenú 12,8 miliárd svetelných rokov (červený posun 6,58; pozri poznámku 1), najvzdialenejšiu galaxiu, aká sa kedy pozorovala. Tento objav je prvým výsledkom projektu Subaru Deep Field Project, výskumného projektu Subaru Telescope z National Astronomical Observatory of Japan, ktorý prevádzkuje ďalekohľad Subaru. Projektový tím Subaru Deep Field (SDF) našiel približne 70 kandidátov na vzdialené galaxie pripojením špeciálneho filtra určeného na detekciu galaxií vo vzdialenosti asi 13 miliárd svetelných rokov na fotoaparáte so širokým zorným poľom. Následné pozorovania spektrografom potvrdili, že dvaja z deviatich kandidátov sú v skutočnosti vzdialené galaxie. Jednou z nich je najvzdialenejšia galaxia, aká sa kedy pozorovala. Tento objav zvyšuje očakávanie, že projekt bude schopný nájsť veľké množstvo vzdialených galaxií, ktoré pomôžu štatisticky zmysluplným spôsobom odhaliť ranú históriu vesmíru.
Projekt SDF je projekt observatória Japonského národného astronomického observatória, ktorý má predviesť schopnosti Subaru ďalekohľadu a riešiť základné astronomické otázky, ktoré je ťažké vyriešiť prostredníctvom pravidelného systému prideľovania času Subaru. Väčšina výskumných programov na Subaru ďalekohľade sa vyberá prostredníctvom konkurenčného procesu prideľovania času s názvom Open Use, ktorý je otvorený všetkým astronómom, ale umožňuje maximálne tri pozorovacie noci každých šesť mesiacov. Spoločným pozorovaním nocí vyhradených pre observatórium a astronómov, ktorí prispeli k založeniu Subaru Telescope, sa projekt observatória môže zaoberať otázkami, ktoré si vyžadujú väčšie zdroje ďalekohľadu ako typický výskumný návrh. Hlavným cieľom projektu SDF je odhaliť veľké množstvo detekovateľných vzdialených galaxií a porozumieť ich vlastnostiam a ich dopadu na vývoj vesmíru. Rýchlosť svetla je základným limitom rýchlosti cestovania informácií (pozri poznámku 2). Keď zistíme svetlo z galaxie vzdialenej 13 miliárd svetelných rokov, znamená to, že vidíme galaxiu tak, ako to bolo pred 13 miliardami rokov. Hľadanie vzdialenejších galaxií znamená pozerať sa na galaxie skôr a skôr vo vesmíre.
Pozorovania SDF využili skutočnosť, že svetlo zo vzdialených galaxií má charakteristickú vlnovú dĺžku a tvar. Astronómovia si myslia, že najskoršie galaxie rýchlo vytvorili hviezdy z vodíka, dominantnej formy hmoty vo vesmíre. Svetlo z týchto hviezd by vzbudilo akýkoľvek vodík, ktorý zostal okolo nich, do stavov vyššej energie a dokonca ho ionizoval. Keď sa vzrušený vodík vracia do nižších energetických stavov, vyžaruje svetlo na niekoľkých rôznych vlnových dĺžkach. Väčšina tohto svetla by však unikla mladej galaxii ako emisná čiara pri 122 nanometroch, pretože „modršie“ svetlo s kratšími vlnovými dĺžkami a vyššou energiou môže znova excitovať ďalšie atómy vodíka. Pretože sa vesmír rozširuje, čím ďalej je galaxia ďalej od nás, tým rýchlejšie sa od nás pohybuje. Vďaka tomuto pohybu je svetlo zo vzdialených galaxií dopplerovské posunuté na dlhšie alebo červenšie vlnové dĺžky a táto emisná línia je „redshifted“ na dlhšiu vlnovú dĺžku, ktorá je charakteristická pre vzdialenosť galaxie a samotná galaxia sa javí červenšia. Keď svetlo prechádza veľkú vzdialenosť od svojho pôvodu na Zem, svetlo na vyššej energetickej strane alebo na modrej strane emisnej línie môže byť absorbované neutrálnym vodíkom v medzigalaktickom priestore. Táto absorpcia dáva emisnej linke charakteristický asymetrický vzhľad. Celkový červený vzhľad a silná emisná čiara pri určitej vlnovej dĺžke s konkrétnym asymetrickým tvarom sú podpisom vzdialenej novo vzniknutej galaxie.
Na zistenie najvzdialenejších pozorovaných galaxií, ktoré kedy boli pozorované, vyvinul tím SDF špeciálny filter, ktorý prechádza iba svetlom s úzkym rozsahom vlnových dĺžok 908 až 938 nanometrov. Tieto vlnové dĺžky zodpovedajú emisnej linke 122 nanometrov po prejdení vzdialenosti 13 miliárd svetelných rokov. Tím nainštaloval špeciálny filter a dva ďalšie filtre s kratšími a dlhšími vlnovými dĺžkami, ktoré držia špeciálny filter, na suprime-cam Subaru Prime Cam, Subaru Prime Focus Camera, a uskutočnil rozsiahly program pozorovania od apríla do mája 2002. Suprime-Cam má schopnosť zobrazovať oblasť oblohy tak veľkú ako je spln v jednej expozícii, jedinečná schopnosť medzi prístrojmi na teleskopoch triedy 8 m a väčších, a je mimoriadne vhodná na zisťovanie veľmi slabých objektov na veľkých plochách oblohy , Tým, že v každom filtri pozoroval plochu oblohy, veľkosť Mesiaca až 5,8 hodín, bol tím schopný zistiť viac ako 50 000 objektov vrátane mnohých veľmi slabých galaxií. Výberom galaxií, ktoré boli jasné iba v špeciálnom filtri a prednostne červenou, tím našiel 70 kandidátov na galaxie pri červenom posunu 6,6 (alebo vo vzdialenosti 13 miliárd svetelných rokov; pozri obrázok 1).
V júni 2002 tím použil FOCAS, kameru slabých objektov a spektrograf na Subaru, aby pozoroval 9 zo 70 kandidátov a potvrdil všeobecne červený vzhľad a emisnú čiaru s výraznou asymetriou v 2 objektoch (pozri obrázok 2), a zistili, že ich červený posun je 6,58 a 6,54. Svetlo z týchto galaxií bolo vyžarované pred 12,8 miliardami rokov, keď bol vesmír iba 900 miliónov rokov. Doteraz pozorovaná najvzdialenejšia galaxia s červeným posunom 6,56 bola objavená pri pohľade na veľkú skupinu galaxií, ktoré môžu zosilniť svetlo zo vzdialenejších galaxií s účinkom gravitačnej šošovky. (Pozri našu tlačovú správu z mája 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.). Pozorovania SDF sú prvýkrát pozorované viaceré galaxie v takej veľkej vzdialenosti a bez nich pomocou gravitačných šošoviek. Galaxia s červeným posunom 6,58 je najvzdialenejšou pozorovanou galaxiou.
Tím SDF očakáva, že prostredníctvom ďalších pozorovaní nájde oveľa vzdialenejšie galaxie. Predtým, ako sa vytvorili prvé hviezdy a galaxie, bol vesmír vo fáze, v ktorej astronómovia nazývajú „temné veky vesmíru“. Určenie konca temných vekov je jednou z najdôležitejších astronomických otázok našej doby. Kľúčoví členovia tímu, Keiichi Kodaira z postgraduálnej univerzity pokročilých štúdií v Japonsku, Nobunari Kashikawa z Národného astronomického observatória Japonska a Yoshiaki Taniguchi z univerzity Tohoku dúfajú, že zistením štatisticky významného počtu vzdialených galaxií môžu začať charakterizujú galaxie, ktoré ohlasovali koniec temných vekov vesmíru.
Pôvodný zdroj: Subaru News Release
