Obrazový kredit: Subaru Telescope
Dalekohled Subaru se sídlem v Japonsku detekoval nejvzdálenější galaxii, jaká byla kdy zaznamenána ve vzdálenosti 12,8 miliard světelných let. Projektový tým Subaru Deep Field odhalil 70 kandidátských vzdálených objektů pomocí speciálního filtru, který umožňuje průchod pouze světlu velmi specifické vlnové délky - což odpovídá objektům vzdáleným přibližně 13 miliard světelných let.
Dalekohled Subaru našel galaxii vzdálenou 12,8 miliard světelných let (červený posun o 6,58; viz poznámka 1), nejvzdálenější galaxii, jakou kdy byla pozorována. Tento objev je prvním výsledkem projektu Subaru Deep Field Project, výzkumného projektu Subaru Telescope National Astronomical Observatory of Japan, který provozuje dalekohled Subaru. Projektový tým Subaru Deep Field (SDF) našel přibližně 70 vzdálených kandidátů na galaxii připojením speciálního filtru určeného k detekci galaxií ve vzdálenosti asi 13 miliard světelných let na kameře se širokým zorným polem. Následná pozorování spektrografem potvrdila, že dva z devíti kandidátů jsou ve skutečnosti vzdálené galaxie. Jednou z nich je nejvzdálenější galaxie, jakou kdy byla pozorována. Tento objev zvyšuje očekávání, že projekt bude schopen najít velké množství vzdálených galaxií, které pomohou statisticky smysluplně odhalit ranou historii vesmíru.
Projekt SDF je projekt observatoře Japonské národní astronomické observatoře, jehož cílem je ukázat schopnosti Subaru dalekohledu a vyřešit základní astronomické otázky, které je obtížné řešit pomocí pravidelného systému přidělování času Subaru. Většina výzkumných programů na dalekohledu Subaru je vybírána prostřednictvím konkurenčního procesu přidělování času nazvaného Open Use, který je otevřen všem astronomům, ale umožňuje maximálně tři pozorovací noci každých šest měsíců. Společným pozorováním noci pozorované pro hvězdárnu a astronomy, kteří přispěli k založení Subaru Telescope, může observatoř řešit otázky, které vyžadují větší zdroje dalekohledu než typický výzkumný návrh. Hlavním cílem projektu SDF je odhalit velké množství nejvzdálenějších detekovatelných galaxií a porozumět jejich vlastnostem a jejich dopadu na vývoj vesmíru. Rychlost světla je základním limitem rychlosti cestování informací (viz poznámka 2). Když detekujeme světlo z galaxie vzdálené 13 miliard světelných let, znamená to, že vidíme galaxii tak, jak tomu bylo před 13 miliardami let. Hledání stále vzdálenějších galaxií znamená dívat se na galaxie v dřívějších a dřívějších dobách vesmíru.
Pozorování SDF využila skutečnosti, že světlo ze vzdálených galaxií má charakteristickou vlnovou délku a tvar. Astronomové si myslí, že nejstarší galaxie rychle vytvořily hvězdy z vodíku, dominantní formy hmoty ve vesmíru. Světlo z těchto hvězd by vzbudilo jakýkoli zbývající vodík kolem nich do stavů vyšší energie a dokonce jej ionizovalo. Když se vzrušený vodík vrací do nižších energetických stavů, vyzařuje světlo na několika různých vlnových délkách. Většina z tohoto světla by však unikla mladé galaxii jako emisní vedení ve 122 nanometrech, protože „modré“ světlo s kratšími vlnovými délkami a vyšší energií může znovu excitovat další atomy vodíku. Protože se vesmír rozšiřuje, čím dál je od nás galaxie, tím rychleji se od nás vzdálí. Kvůli tomuto pohybu je světlo ze vzdálených galaxií dopplerovské posunuto na delší nebo červenější vlnové délky a tato emisní linie je „redshifted“ na delší vlnovou délku, která je charakteristická pro vzdálenost galaxie a samotná galaxie se zdá červenější. Když světlo putuje dlouhou vzdáleností od svého počátku k Zemi, může být světlo na straně vyšší energie nebo na modré straně emisní čáry absorbováno neutrálním vodíkem v mezigalaktickém prostoru. Tato absorpce dává emisní linii výrazný asymetrický vzhled. Celkový červený vzhled a silná emisní čára na konkrétní vlnové délce se zvláštním asymetrickým tvarem je podpisem vzdálené nově zrozené galaxie.
Pro detekci nejvzdálenějších galaxií, jaké kdy byly pozorovány, vyvinul tým SDF speciální filtr, který propouští světlo pouze s úzkým rozsahem vlnových délek 908 až 938 nanometrů. Tyto vlnové délky odpovídají emisní linii 122 nanometrů po ujetí vzdálenosti 13 miliard světelných let. Tým nainstaloval speciální filtr a dva další filtry na kratších a delších vlnových délkách, které držely speciální filtr, na supramérské kamera Subaru Suprime-Cam, Subaru Prime Focus Camera, a od dubna do května 2002 provedl rozsáhlý pozorovací program. Suprime-Cam má schopnost zobrazovat oblast oblohy tak velkou jako je úplněk v jedné expozici, jedinečná schopnost mezi přístroji na 8m a větších dalekohledech a je velmi vhodná pro průzkumy velmi slabých objektů na velkých plochách oblohy . Sledováním oblasti oblohy velikosti měsíce až 5,8 hodin v každém filtru byl tým schopen detekovat více než 50 000 objektů, včetně mnoha extrémně slabých galaxií. Výběrem galaxií, které byly jasné pouze ve speciálním filtru a přednostně červené, tým našel 70 kandidátů na galaxie při červeném posunu 6,6 (nebo ve vzdálenosti 13 miliard světelných let; viz obrázek 1).
V červnu 2002 tým použil FOCAS, kameru slabých objektů a spektrograf na Subaru, aby pozoroval 9 ze 70 kandidátů, a potvrdil obecně červený vzhled a emisní linii s výraznou asymetrií ve 2 objektech (viz obrázek 2), a zjistili, že jejich redshifts jsou 6,58 a 6,54. Světlo z těchto galaxií bylo vyzařováno před 12,8 miliardami let, když byl vesmír pouhých 900 milionů let. Dříve pozorovaná nejvzdálenější galaxie, s červeným posunem 6,56, byla objevena při pohledu na velkou skupinu galaxií, které mohou zesílit světlo ze vzdálenějších galaxií s gravitačním čočkovým efektem. (Viz naše tisková zpráva z května 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.). Pozorování SDF je poprvé pozorováno několik galaxií v tak velké vzdálenosti, aniž by pomocí gravitačních čoček. Galaxie s červeným posunem 6,58 je nejvzdálenější galaxií, jakou kdy byla pozorována.
Tým SDF očekává, že najde další vzdálenější galaxie prostřednictvím pokračujících pozorování. Než se vytvořily první hvězdy a galaxie, byl vesmír ve stádiu, které astronomové nazývají „temnými věky vesmíru“. Určování, kdy temný věk skončil, je jednou z nejdůležitějších astronomických otázek naší doby. Hlavní členové týmu, Keiichi Kodaira z postgraduální univerzity pokročilých studií v Japonsku, Nobunari Kashikawa z Národní astronomické observatoře Japonska a Yoshiaki Taniguchi z univerzity Tohoku doufají, že detekcí statisticky významného počtu vzdálených galaxií mohou začít charakterizují galaxie, které ohlašovaly konec temných dob vesmíru.
Původní zdroj: Subaru News Release
