Кредит зображення: телескоп Subaru
Телескоп Subaru, що базується в Японії, виявив найвіддаленішу галактику, зафіксовану на відстані 12,8 мільярда світлових років. Команда проекту Subaru Deep Field виявила 70 віддалених кандидатів об’єктів, використовуючи спеціальний фільтр, який дозволяє пропускати лише світло дуже певної довжини хвилі - той, який відповідає об'єктам, що знаходяться приблизно в 13 мільярдів світлових років.
Телескоп Subaru знайшов галактику на відстані 12,8 мільярда світлових років (червоний зсув 6,58; див. Примітку 1) - найвіддаленішу галактику, яку коли-небудь спостерігали. Це відкриття є першим результатом проекту поглиблених польових проектів Subaru, дослідницького проекту телескопа Subaru Національної астрономічної обсерваторії Японії, який управляє телескопом Subaru. Команда проекту Subaru Deep Field (SDF) знайшла приблизно 70 віддалених кандидатів у галактику, встановивши спеціальний фільтр, призначений для виявлення галактик на відстані близько 13 мільярдів світлових років на камеру з широким полем зору. Подальші спостереження за допомогою спектрографа підтвердили, що два з дев'яти кандидатів насправді є далекими галактиками. Однією з них є найвіддаленіша галактика, яку коли-небудь спостерігали. Це відкриття викликає сподівання, що проект зможе знайти велику кількість далеких галактик, які допоможуть розгадати ранню історію Всесвіту статистично значущим чином.
Проект SDF - це обсерваторійний проект Національної астрономічної обсерваторії Японії, розроблений для демонстрації здібностей телескопа Subaru та вирішення основних астрономічних питань, які важко вирішити через систему регулярного розподілу часу Subaru. Більшість науково-дослідних програм на телескопі Subaru обрані за допомогою змагального процесу розподілу часу під назвою Open Use, який відкритий для всіх астрономів, але дозволяє проводити максимум три ночі спостереження кожні півроку. Об'єднавши спостережуючі ночі, відведені для обсерваторії та астрономів, що сприяли створенню телескопа Subaru, проект обсерваторії може вирішити питання, які потребують більших ресурсів телескопа, ніж типові пропозиції для досліджень. Основна мета проекту SDF - виявити велику кількість найвіддаленіших галактик, які можна виявити, та зрозуміти їх властивості та їх вплив на еволюцію Всесвіту. Швидкість світла є основним обмеженням того, як швидко може подорожувати інформація (див. Примітку 2). Коли ми виявляємо світло від галактики на відстані 13 мільярдів світлових років, це означає, що ми бачимо галактику такою, якою вона була 13 мільярдів років тому. Шукати все більш віддалені галактики - це означає дивитись на галактики в більш ранні та часи всесвіту.
Спостереження SDF скористалися тим, що світло з далеких галактик має характерну довжину хвилі та форму. Астрономи вважають, що найдавніші галактики швидко утворювали зірки з водню, домінуючої форми речовини у Всесвіті. Світло від цих зірок збуджувало б будь-який водень, що залишився навколо них, до стану вищої енергії і навіть іонізувало його. Коли збуджений водень повертається до менших енергетичних станів, він випромінює світло з декількома різними довжинами хвиль. Однак більша частина цього світла дозволила б уникнути молодої галактики як лінія випромінювання на 122 нанометрів, оскільки «синє» світло з коротшими довжинами хвилі та більшою енергією може знову збуджувати інші атоми водню. Оскільки Всесвіт розширюється, чим далі від нас галактика, тим швидше вона віддаляється від нас. Через цей рух світло від віддалених галактик перетворюється доплерів на більш довгі або червоніші довжини хвилі, і ця лінія випромінювання «пересувається» на більшу довжину хвилі, яка характерна для відстані галактики, а сама галактика виявляється червонішою. Коли світло проходить велику відстань від свого походження до Землі, світло з боку вищої енергії або синя сторона лінії випромінювання може поглинатись нейтральним воднем у міжгалактичному просторі. Це поглинання надає лінії викидів виразний асиметричний вигляд. Загальний вигляд червоного кольору та сильна лінія випромінювання на певній довжині хвилі з особливою асиметричною формою є ознакою далекої новонародженої галактики.
Для виявлення найвіддаленіших галактик, які коли-небудь спостерігалися, команда SDF розробила спеціальний фільтр, який пропускає світло лише з вузьким діапазоном довжин хвиль від 908 до 938 нанометрів. Ці довжини хвилі відповідають лінії випромінювання 122 нанометра після проходження відстані в 13 мільярдів світлових років. Команда встановила спеціальний фільтр та два інші фільтри на коротшій та довшій хвилі, що сковує спеціальний фільтр, на телескопі Subrime-Cam, Subaru Prime Focus Camero, телескопію Subaru, та провела розгорнуту програму спостереження з квітня по травень 2002 року. Suprime-Cam має можливість зобразити область неба такою великою, як повний місяць за одну експозицію, унікальна здатність серед приладів на 8-м класах і більших телескопах, і надзвичайно добре підходить для обстежень дуже слабких об’єктів на великих ділянках неба . Спостерігаючи за площею неба розміром місяця до 5,8 годин у кожному фільтрі, команда змогла виявити понад 50 000 об’єктів, включаючи безліч надзвичайно слабких галактик. Вибравши галактики, які були яскравими лише у спеціальному фільтрі та бажано червоними, команда знайшла 70 кандидатів у галактики при червоному зміщенні 6,6 (або відстані 13 мільярдів світлових років; див. Рисунок 1).
У червні 2002 року команда застосувала FOCAS, камеру та слабкий об'єкт на телескопі Subaru для спостереження за 9 із 70 кандидатів і підтвердила загалом червоний вигляд та емісійну лінію з відмітною асиметрією у двох об'єктах (див. Рисунок 2), і визначив, що їх червоні зміни є 6,58 і 6,54. Світло від цих галактик випромінювалося 12,8 мільярда років тому, коли Всесвіту було лише 900 мільйонів років. Раніше спостережувана найвіддаленіша галактика з червоним зміщенням 6,56 була виявлена шляхом перегляду великого скупчення галактик, які можуть підсилювати світло від більш віддалених галактик з ефектом гравітаційного лінзування. (Дивіться наш прес-реліз від травня 2002 року, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.)За спостереженнями SDF вперше було помічено безліч галактик на такій великій відстані, і без них допомога гравітаційного лінзування. Галактика з червоним зміщенням 6,58 - це найвіддаленіша галактика, яку коли-небудь спостерігали.
Команда SDF розраховує знайти багато більш віддалених галактик шляхом постійних спостережень. Перш ніж утворилися перші зірки та галактики, Всесвіт знаходилася на стадії, яку астрономи називають "темними століттями Всесвіту". Визначення, коли закінчився темний вік - одне з найважливіших астрономічних питань сучасності. Основні члени команди Кейїчі Кодайра з Вищого університету перспективних досліджень Японії, Нобунарі Кашікава з Національної астрономічної обсерваторії Японії та Йошіакі Танігучі з університету Тохоку сподіваються, що виявивши статистично значну кількість віддалених галактик, вони можуть почати характеризують галактики, що віщували кінець темних віків Всесвіту.
Оригінальне джерело: Subaru News Release
