Πιστωτική εικόνα: Τηλεσκόπιο Subaru
Το τηλεσκόπιο Subaru, που εδρεύει στην Ιαπωνία, έχει εντοπίσει τον πιο μακρινό γαλαξία που έχει καταγραφεί ποτέ στα 12,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η ομάδα έργου Subaru Deep Field αποκάλυψε 70 υποψήφια μακρινά αντικείμενα, χρησιμοποιώντας ένα ειδικό φίλτρο που επιτρέπει μόνο τη διέλευση φωτός πολύ συγκεκριμένου μήκους κύματος - ένα που αντιστοιχεί σε αντικείμενα που απέχουν περίπου 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός.
Το τηλεσκόπιο Subaru βρήκε έναν γαλαξία 12,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά (μια κόκκινη μετατόπιση 6,58, βλ. Σημείωση 1), τον πιο μακρινό γαλαξία που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Αυτή η ανακάλυψη είναι το πρώτο αποτέλεσμα από το Subaru Deep Field Project, ένα ερευνητικό έργο του Τηλεσκοπίου Subaru του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Ιαπωνίας που λειτουργεί το τηλεσκόπιο Subaru. Η ομάδα έργου Subaru Deep Field (SDF) βρήκε περίπου 70 απομακρυσμένους υποψηφίους γαλαξιών συνδέοντας ένα ειδικό φίλτρο σχεδιασμένο για να ανιχνεύει γαλαξίες περίπου 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά σε μια κάμερα με ευρύ οπτικό πεδίο. Οι παρατηρήσεις παρακολούθησης με φασματογράφο επιβεβαίωσαν ότι δύο στους εννέα από τους υποψηφίους είναι στην πραγματικότητα απομακρυσμένοι γαλαξίες. Ένας από αυτούς είναι ο πιο μακρινός γαλαξίας που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Αυτή η ανακάλυψη αυξάνει την προσδοκία ότι το έργο θα είναι σε θέση να βρει έναν μεγάλο αριθμό απόμακρων γαλαξιών που θα βοηθήσουν στην αποκάλυψη της πρώιμης ιστορίας του σύμπαντος με στατιστικά σημαντικό τρόπο.
Το έργο SDF είναι ένα έργο παρατηρητηρίου του Εθνικού Αστρονομικού Παρατηρητηρίου της Ιαπωνίας που έχει σχεδιαστεί για να αναδείξει τις ικανότητες του τηλεσκοπίου Subaru και να επιλύσει θεμελιώδεις αστρονομικές ερωτήσεις που είναι δύσκολο να αντιμετωπιστούν μέσω του κανονικού συστήματος κατανομής χρόνου του Subaru. Τα περισσότερα ερευνητικά προγράμματα στο τηλεσκόπιο Subaru επιλέγονται μέσω μιας ανταγωνιστικής διαδικασίας κατανομής χρόνου που ονομάζεται Open Use, η οποία είναι ανοιχτή σε όλους τους αστρονόμους, αλλά επιτρέπει το πολύ μόνο τρεις νύχτες παρατήρησης κάθε έξι μήνες. Συγκεντρώνοντας μαζί παρατηρώντας νύχτες που προορίζονται για το παρατηρητήριο και τους αστρονόμους που συνέβαλαν στη δημιουργία του Τηλεσκοπίου Subaru, ένα έργο παρατηρητηρίου μπορεί να αντιμετωπίσει ερωτήματα που απαιτούν μεγαλύτερους πόρους τηλεσκοπίου από την τυπική ερευνητική πρόταση. Ο κύριος στόχος του έργου SDF είναι να ανιχνεύσει έναν μεγάλο αριθμό από τους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες που ανιχνεύονται και να κατανοήσει τις ιδιότητές τους και τον αντίκτυπό τους στην εξέλιξη του σύμπαντος. Η ταχύτητα του φωτός είναι το θεμελιώδες όριο στο πόσο γρήγορα μπορούν να ταξιδεύουν οι πληροφορίες (βλ. Σημείωση 2). Όταν ανιχνεύουμε φως από έναν γαλαξία 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, αυτό σημαίνει ότι βλέπουμε τον γαλαξία όπως ήταν πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Το να ψάχνετε για πιο μακρινούς γαλαξίες σημαίνει να κοιτάζετε γαλαξίες σε παλαιότερες και παλαιότερες εποχές του σύμπαντος.
Οι παρατηρήσεις του SDF εκμεταλλεύτηκαν το γεγονός ότι το φως από μακρινούς γαλαξίες έχει χαρακτηριστικό μήκος κύματος και σχήμα. Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι οι πρώτοι γαλαξίες σχημάτισαν γρήγορα αστέρια από υδρογόνο, την κυρίαρχη μορφή ύλης στο σύμπαν. Το φως από αυτά τα αστέρια θα είχε ενθουσιάσει οποιοδήποτε υδρογόνο που παραμένει γύρω τους σε υψηλότερες ενεργειακές καταστάσεις και ακόμη και θα το ιονίσει. Όταν το διεγερμένο υδρογόνο επιστρέφει σε χαμηλότερες ενεργειακές καταστάσεις, εκπέμπει φως σε διάφορα διαφορετικά μήκη κύματος. Ωστόσο, το μεγαλύτερο μέρος αυτού του φωτός θα ξεφύγει από τον νεαρό γαλαξία ως γραμμή εκπομπής στα 122 νανόμετρα, επειδή το "πιο μπλε" φως με μικρότερα μήκη κύματος και υψηλότερη ενέργεια μπορεί να διεγείρει άλλα άτομα υδρογόνου. Δεδομένου ότι το σύμπαν επεκτείνεται, όσο πιο μακριά είναι ένας γαλαξίας από μας, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνεται από εμάς. Λόγω αυτής της κίνησης, το φως από μακρινούς γαλαξίες μετατοπίζεται σε μεγαλύτερο μήκος ή σε κόκκινο μήκος κύματος και αυτή η γραμμή εκπομπής "μετατοπίζεται" σε μεγαλύτερο μήκος κύματος που είναι χαρακτηριστικό της απόστασης του γαλαξία και ο ίδιος ο γαλαξίας εμφανίζεται πιο κόκκινος. Καθώς το φως ταξιδεύει σε μεγάλη απόσταση από την προέλευσή του στη Γη, το φως στην υψηλότερη ενεργειακή πλευρά ή η μπλε πλευρά της γραμμής εκπομπών, μπορεί να απορροφηθεί από το ουδέτερο υδρογόνο στον διαγαλαξιακό χώρο. Αυτή η απορρόφηση δίνει στη γραμμή εκπομπών μια ξεχωριστή ασύμμετρη εμφάνιση. Μια συνολική κόκκινη εμφάνιση και μια ισχυρή γραμμή εκπομπών σε ένα συγκεκριμένο μήκος κύματος με ένα συγκεκριμένο ασύμμετρο σχήμα είναι η υπογραφή ενός απομακρυσμένου νεογέννητου γαλαξία.
Για την ανίχνευση των πιο απομακρυσμένων γαλαξιών που παρατηρήθηκαν ποτέ, η ομάδα SDF ανέπτυξε ένα ειδικό φίλτρο που περνά φως μόνο με το στενό εύρος μήκους κύματος από 908 έως 938 νανόμετρα. Αυτά τα μήκη κύματος αντιστοιχούν στη γραμμή εκπομπών 122 νανομέτρων μετά από απόσταση 13 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Η ομάδα εγκατέστησε το ειδικό φίλτρο και δύο άλλα φίλτρα σε μικρότερα και μεγαλύτερα μήκη κύματος, μπλοκάροντας το ειδικό φίλτρο, στο Suprime-Cam του τηλεσκοπίου Subaru, Subaru Prime Focus Camera και πραγματοποίησε ένα εκτεταμένο πρόγραμμα παρατήρησης από τον Απρίλιο έως τον Μάιο του 2002. Το Suprime-Cam έχει η ικανότητα απεικόνισης μιας περιοχής του ουρανού τόσο μεγάλη όσο η πανσέληνος σε μία έκθεση, μια μοναδική ικανότητα μεταξύ οργάνων σε τάξη 8 μέτρων και μεγαλύτερα τηλεσκόπια, και είναι εξαιρετικά κατάλληλη για έρευνες πολύ αχνών αντικειμένων σε μεγάλες περιοχές του ουρανού . Παρατηρώντας μια περιοχή του ουρανού το μέγεθος της σελήνης για έως και 5,8 ώρες σε κάθε φίλτρο, η ομάδα μπόρεσε να εντοπίσει πάνω από 50.000 αντικείμενα, συμπεριλαμβανομένων πολλών εξαιρετικά αχνών γαλαξιών. Επιλέγοντας γαλαξίες που ήταν φωτεινοί μόνο στο ειδικό φίλτρο και κατά προτίμηση κόκκινο, η ομάδα βρήκε 70 υποψήφιους για γαλαξίες σε μια κόκκινη μετατόπιση 6,6 (ή απόσταση 13 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Βλ. Σχήμα 1).
Τον Ιούνιο του 2002, η ομάδα χρησιμοποίησε το FOCAS, το Faint Object Camera και το Spectrograph στο τηλεσκόπιο Subaru, για να παρατηρήσει 9 από τους 70 υποψηφίους και επιβεβαίωσε τη γενικά κόκκινη εμφάνιση και μια γραμμή εκπομπών με διακριτική ασυμμετρία σε 2 αντικείμενα (βλ. Σχήμα 2), και διαπίστωσε ότι οι ερυθρές αλλαγές τους είναι 6,58 και 6,54. Το φως από αυτούς τους γαλαξίες εκπέμπεται πριν από 12,8 δισεκατομμύρια χρόνια όταν το σύμπαν ήταν μόλις 900 εκατομμύρια χρόνια. Ο πιο μακρινός γαλαξίας που παρατηρήθηκε προηγουμένως, με κόκκινη μετατόπιση 6,56, ανακαλύφθηκε εξετάζοντας ένα μεγάλο σύμπλεγμα γαλαξιών που μπορούν να ενισχύσουν το φως από πιο απομακρυσμένους γαλαξίες με βαρυτικό φακό. (Δείτε το δελτίο τύπου μας από τον Μάιο του 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.)Οι παρατηρήσεις του SDF είναι η πρώτη φορά που έχουν παρατηρηθεί πολλοί γαλαξίες σε τόσο μεγάλη απόσταση και χωρίς τη βοήθεια του βαρυτικού φακού. Ο γαλαξίας με κόκκινη μετατόπιση 6,58 είναι ο πιο μακρινός γαλαξίας που έχει παρατηρηθεί ποτέ.
Η ομάδα του SDF αναμένει να βρει πολλούς πιο απομακρυσμένους γαλαξίες μέσω συνεχών παρατηρήσεων. Πριν σχηματιστούν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες, το σύμπαν ήταν σε ένα στάδιο που οι αστρονόμοι αποκαλούν «τις σκοτεινές εποχές του σύμπαντος». Ο καθορισμός του πότε τελείωσαν οι σκοτεινές εποχές είναι ένα από τα πιο σημαντικά αστρονομικά ερωτήματα της εποχής μας. Βασικά μέλη της ομάδας, ο Keiichi Kodaira από το Μεταπτυχιακό Πανεπιστήμιο Προηγμένων Σπουδών στην Ιαπωνία, ο Nobunari Kashikawa από το Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας και ο Yoshiaki Taniguchi από το Πανεπιστήμιο Tohoku ελπίζουν ότι ανιχνεύσουν έναν στατιστικά σημαντικό αριθμό απόμακρων γαλαξιών, μπορούν να αρχίσουν να χαρακτηρίζουν τους γαλαξίες που προήγαγαν το τέλος των σκοτεινών εποχών του σύμπαντος.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Subaru
