Кредитно изображение: Телескоп Subaru
Телескопът Subaru, базиран в Япония, е открил най-далечната галактика, регистрирана досега на разстояние от 12,8 милиарда светлинни години. Екипът на проекта на Subaru Deep Field разкри 70 кандидат-далечни обекти, като използва специален филтър, който позволява преминаване само на светлина с много специфична дължина на вълната - такъв, който съответства на обекти, които са на около 13 милиарда светлинни години.
Телескопът Subaru е открил галактика на 12,8 милиарда светлинни години (червено изместване 6,58; виж бележка 1), най-далечната галактика, наблюдавана някога. Това откритие е първият резултат от Subaru Deep Field Project, изследователски проект на телескопа Subaru на Националната астрономическа обсерватория на Япония, който управлява телескопа Subaru. Екипът на проекта Subaru Deep Field (SDF) намери приблизително 70 далечни кандидати за галактика, като прикрепи специален филтър, предназначен да открива галактики на около 13 милиарда светлинни години на камера с широко зрително поле. Последващи наблюдения със спектрограф потвърдиха, че двама от девет от кандидатите всъщност са далечни галактики. Една от тях е най-далечната галактика, наблюдавана някога. Това откритие поражда очакването, че проектът ще успее да намери голям брой далечни галактики, които ще помогнат да разгадаят ранната история на Вселената по статистически значим начин.
Проектът SDF е обсерваторен проект на Националната астрономическа обсерватория на Япония, предназначен да покаже способностите на телескопа Subaru и да разреши основни астрономически въпроси, които са трудни за справяне чрез системата за редовно разпределение на времето на Subaru. Повечето изследователски програми на телескопа Subaru са избрани чрез състезателен процес на разпределение на времето, наречен Open Use, който е отворен за всички астрономи, но позволява максимум само три наблюдателни нощи на всеки шест месеца. Като обединят заедно наблюдателни нощи, запазени за обсерваторията и астрономите, допринесли за създаването на Телескоп Subaru, проектът за обсерватория може да адресира въпроси, които изискват по-големи ресурси на телескопа от типичното предложение за изследване. Основната цел на проекта SDF е да открие голям брой най-отдалечени галактики, които могат да бъдат открити и да разберат техните свойства и тяхното влияние върху еволюцията на Вселената. Скоростта на светлината е основната граница за това колко бързо може да пътува информацията (виж бележка 2). Когато открием светлина от галактика на 13 милиарда светлинни години, това означава, че виждаме галактиката такава, каквато е била преди 13 милиарда години. Търсенето на все по-далечни галактики означава разглеждане на галактики в по-ранни и по-ранни времена във Вселената.
Наблюденията на SDF се възползваха от факта, че светлината от далечни галактики има характерна дължина на вълната и форма. Астрономите смятат, че най-ранните галактики бързо образуват звезди от водород, доминиращата форма на материята във Вселената. Светлината от тези звезди би възбудила всеки водород, останал около тях, до състояния с по-висока енергия и дори да я йонизира. Когато възбуденият водород се върне в по-ниски енергийни състояния, той излъчва светлина с няколко различни дължини на вълната. Въпреки това, по-голямата част от тази светлина би избягала от младата галактика като емисионна линия при 122 нанометра, тъй като „по-синята“ светлина с по-къси дължини на вълната и по-висока енергия може да възбуди отново други водородни атоми. Тъй като Вселената се разширява, колкото по-далече е една галактика от нас, толкова по-бързо се отдалечава от нас. Поради това движение светлината от отдалечените галактики се пренасочва към по-дълги или по-червени дължини на вълната и тази линия на излъчване е „преместена“ на по-голяма дължина на вълната, която е характерна за разстоянието на галактиката и самата галактика изглежда по-червена. Докато светлината изминава голямото разстояние от своя произход до Земята, светлината от страната с по-висока енергия или синята страна на емисионната линия може да бъде погълната от неутралния водород в междугалактическото пространство. Това абсорбиране придава на емисионната линия отличителен асиметричен вид. Цялостният червен вид и силната емисионна линия при определена дължина на вълната с определена асиметрична форма са подписът на далечна новородена галактика.
За да открие най-далечните галактики, наблюдавани някога, екипът на SDF разработи специален филтър, който пропуска само светлина с тесния обхват на дължината на вълната от 908 до 938 нанометра. Тези дължини на вълната съответстват на емисионната линия от 122 нанометра след изминаване на разстояние от 13 милиарда светлинни години. Екипът инсталира специалния филтър и два други филтъра на по-къси и по-дълги вълни, които закрепват специалния филтър, на Subrime-Cam, Subaru Prime Focus Camero на телескопа Subaru и проведе обширна програма за наблюдение от април до май 2002 г. Suprime-Cam има способността за изобразяване на площ от небето, голяма колкото пълнолунието при едно облъчване, уникална способност сред инструменти на 8-м клас и по-големи телескопи и е изключително подходяща за проучвания на много слаби обекти върху големи площи на небето , Наблюдавайки зона на небето с размерите на Луната до 5,8 часа във всеки филтър, екипът успя да открие над 50 000 обекта, включително много изключително слаби галактики. Избирайки галактики, които бяха ярки само в специалния филтър и за предпочитане червени, екипът намери 70 кандидати за галактики при червено изместване 6,6 (или разстояние от 13 милиарда светлинни години; вижте фигура 1).
През юни 2002 г. екипът използва FOCAS, камерата на обект и спектрограф на телескопа Subaru, за да наблюдава 9 от 70-те кандидати и потвърди като цяло червен вид и емисионна линия с отличителна асиметрия в 2 обекта (виж фигура 2), и определи, че техните червени смени са 6,58 и 6,54. Светлината от тези галактики е излъчена преди 12,8 милиарда години, когато Вселената е била само на 900 милиона години. Наблюдаваната по-рано най-далечна галактика, с червено изместване 6,56, беше открита чрез разглеждане на голям куп галактики, които могат да усилват светлината от по-далечни галактики с ефект на гравитационно лещиране. (Вижте прессъобщението ни от май 2002 г., http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.)Наблюденията на SDF за първи път са наблюдавани множество галактики на толкова голямо разстояние и без помощта на гравитационните лещи. Галактиката с червено изместване 6,58 е най-далечната галактика, наблюдавана някога.
Екипът на SDF очаква да открие много по-далечни галактики чрез продължителни наблюдения. Преди да се образуват първите звезди и галактики, Вселената е била в етап, който астрономите наричат „тъмните векове на Вселената“. Определянето кога тъмните епохи свършват е един от най-важните астрономически въпроси на нашето време. Основните членове на екипа, Кейичи Кодайра от Висшия университет за напреднали изследвания в Япония, Нобунари Кашикава от Националната астрономическа обсерватория на Япония и Йошиаки Танигучи от университета в Тохоку се надяват, че откривайки статистически значим брой далечни галактики, те могат да започнат да характеризират галактиките, които предвещават края на тъмните векове на Вселената.
Оригинален източник: Subaru News Release
