Billedkredit: Subaru-teleskop
Subaru-teleskopet, der er baseret i Japan, har registreret den fjerneste galakse, der nogensinde er registreret 12,8 milliarder lysår væk. Subaru Deep Field-projektteamet afslørede 70 fjerne objekter fra kandidaten ved hjælp af et specielt filter, der kun tillader lys med en meget specifik bølgelængde at passere - en, der svarer til objekter, der er cirka 13 milliarder lysår væk.
Subaru-teleskop har fundet en galakse 12,8 milliarder lysår væk (en rødskift på 6,58; se note 1), den mest fjerne galakse, der nogensinde er observeret. Denne opdagelse er det første resultat fra Subaru Deep Field-projektet, et forskningsprojekt fra Subaru-teleskopet fra National Astronomical Observatory of Japan, der driver Subaru-teleskopet. Subaru Deep Field (SDF) projektteam fandt cirka 70 fjerne galakakandidater ved at fastgøre et specielt filter designet til at detektere galakser omkring 13 milliarder lysår væk på et kamera med et bredt synsfelt. Opfølgende observationer med en spektrograf bekræftede, at to ud af ni af kandidaterne faktisk er fjerne galakser. En af disse er den fjerneste galakse, der nogensinde er observeret. Denne opdagelse rejser forventningen om, at projektet vil være i stand til at finde et stort antal fjerne galakser, der vil hjælpe med at afdække universets tidlige historie på en statistisk meningsfuld måde.
SDF-projektet er et observationsprojekt fra National Astronomical Observatory of Japan designet til at vise Subaru-teleskopets evner og til at løse grundlæggende astronomiske spørgsmål, der er vanskelige at tage op gennem Subarus regelmæssige tidsfordelingssystem. De fleste forskningsprogrammer på Subaru-teleskop vælges gennem en konkurrencedygtig tidsfordelingsproces kaldet Open Use, som er åben for alle astronomer, men tillader maksimalt kun tre observationsnætter hvert halve år. Ved at samle observationsnætter, der er reserveret til observatoriet og astronomer, der bidrog til oprettelsen af Subaru-teleskopet, kan et observatorium-projekt behandle spørgsmål, der kræver større teleskopressourcer end det typiske forskningsforslag. SDF-projektets hovedmål er at opdage et stort antal af de fjerneste galakser, der kan påvises, og forstå deres egenskaber og deres indflydelse på universets udvikling. Lysets hastighed er den grundlæggende grænse for, hvor hurtig information kan køre (se note 2). Når vi registrerer lys fra en galakse 13 milliarder lysår væk, betyder det, at vi ser galaksen, som den var for 13 milliarder år siden. At lede efter stadig fjernere galakser betyder at se på galakser på tidligere og tidligere tidspunkter i universet.
SDF-observationer drage fordel af det faktum, at lys fra fjerne galakser har en karakteristisk bølgelængde og form. Astronomer mener, at de tidligste galakser hurtigt dannede stjerner fra brint, den dominerende form for stof i universet. Lyset fra disse stjerner ville have begejstret alt brint tilbage omkring dem til stater med højere energi og endda ionisere det. Når ophidset brint vender tilbage til lavere energitilstand, udsender det lys ved flere forskellige bølgelængder. Imidlertid vil det meste af dette lys undslippe den unge galakse som en emissionslinje ved 122 nanometer, fordi "blåere" lys med kortere bølgelængder og højere energi kan genoplive andre brintatomer. Da universet ekspanderer, jo længere væk en galakse er fra os, jo hurtigere bevæger den sig væk fra os. På grund af denne bevægelse skiftes lys fra fjerne galakser doppler til længere eller rødere bølgelængder, og denne emissionslinje er "rødskiftet" til en længere bølgelængde, der er karakteristisk for galaksens afstand, og selve galaksen ser rødere ud. Når lyset bevæger sig i den lange afstand fra dets oprindelse til Jorden, kan lys ved den højere energiside eller blå side af emissionslinjen optages af det neutrale brint i det intergalaktiske rum. Denne absorption giver emissionslinjen et markant asymmetrisk look. Et generelt rødt udseende og en stærk emissionslinje ved en bestemt bølgelængde med en bestemt asymmetrisk form er signaturen til en fjern nyfødt galakse.
For at detektere de fjerneste galakser, der nogensinde er observeret, udviklede SDF-teamet et specielt filter, der kun passerer lys med det smalle bølgelængdeområde 908 til 938 nanometer. Disse bølgelængder svarer til emissionslinjen på 122 nanometer efter at have kørt en afstand på 13 milliarder lysår. Holdet installerede det specielle filter og to andre filtre ved kortere og længere bølgelængder, der holder det specialfilter fast, på Subaru-teleskopets Suprime-Cam, Subaru Prime Focus Camera, og udførte et omfattende observationsprogram fra april til maj 2002. Suprime-Cam har muligheden for at afbilde et område af himlen så stort som fuldmåne i en eksponering, en unik evne blandt instrumenter på 8 m-klasse og større teleskoper, og er yderst velegnet til undersøgelser af meget svage objekter over store himmelområder . Ved at observere et himmelområde på månens størrelse i op til 5,8 timer i hvert filter var teamet i stand til at detektere over 50.000 objekter, inklusive mange ekstremt svage galakser. Ved at vælge galakser, der kun var lyse i det specielle filter og fortrinsvis rødt, fandt holdet 70 kandidater til galakser ved en rødskift på 6,6 (eller en afstand på 13 milliarder lysår; se figur 1).
I juni 2002 brugte teamet FOCAS, det svage objektkamera og spektrograf på Subaru-teleskopet, til at observere 9 af de 70 kandidater og bekræftede det generelt røde udseende og en emissionslinje med en markant asymmetri i 2 objekter (se figur 2), og bestemte, at deres rødskift er 6,58 og 6,54. Lyset fra disse galakser blev udsendt for 12,8 milliarder år siden, da universet kun var 900 millioner år gammelt. Den tidligere observerede fjerneste galakse, med en rødskift på 6,56, blev opdaget ved at se på en stor klynge af galakser, der kan forstærke lys fra fjernere galakser med en tyngdekraftlinsevirkning. (Se vores pressemeddelelse fra maj 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) SDF-observationer er første gang, at flere galakser i så stor afstand er blevet observeret, og uden ved hjælp af gravitationslinse. Galaksen med en rødskift på 6,58 er den fjerneste galakse, der nogensinde er observeret.
SDF-teamet forventer at finde mange flere fjerne galakser gennem fortsatte observationer. Før de første stjerner og galakser dannede sig, var universet i en fase, som astronomer kalder ”universets mørke aldre”. At bestemme, hvornår de mørke tidsalder sluttede, er et af de vigtigste astronomiske spørgsmål i vores tid. Kernemedlemmer i teamet, Keiichi Kodaira fra Graduate University of Advanced Studies i Japan, Nobunari Kashikawa fra National Astronomical Observatory of Japan og Yoshiaki Taniguchi fra Tohoku University håber, at de ved at opdage et statistisk signifikant antal fjerntliggende galakser kan begynde at karakteriserer galakserne, der indbød slutningen på universets mørke tidsalder.
Original kilde: Subaru News Release
