Изображение предоставлено: Subaru Telescope
Телескоп Subaru, расположенный в Японии, обнаружил самую далекую галактику, когда-либо зарегистрированную на расстоянии 12,8 миллиардов световых лет. Команда проекта Subaru Deep Field обнаружила 70 возможных удаленных объектов, используя специальный фильтр, который пропускает свет только с очень определенной длиной волны - тот, который соответствует объектам, которые находятся на расстоянии около 13 миллиардов световых лет.
Телескоп Subaru обнаружил галактику на расстоянии 12,8 миллиардов световых лет (красное смещение 6,58; см. Примечание 1), самую отдаленную галактику из когда-либо наблюдаемых. Это открытие является первым результатом проекта Subaru Deep Field Project, исследовательского проекта телескопа Subaru Национальной астрономической обсерватории Японии, который эксплуатирует телескоп Subaru. Команда проекта Subaru Deep Field (SDF) обнаружила около 70 кандидатов в галактики, установив специальный фильтр, предназначенный для обнаружения галактик на расстоянии 13 миллиардов световых лет от камеры с широким полем зрения. Последующие наблюдения на спектрографе подтвердили, что два из девяти кандидатов на самом деле являются далекими галактиками. Одна из них - самая отдаленная галактика из когда-либо наблюдаемых. Это открытие вселяет надежду, что проект сможет найти большое количество далеких галактик, которые помогут разгадать раннюю историю Вселенной в статистически значимом ключе.
Проект SDF - это проект обсерватории Национальной астрономической обсерватории Японии, предназначенный для демонстрации возможностей телескопа Subaru и решения фундаментальных астрономических вопросов, которые трудно решить с помощью обычной системы распределения времени Subaru. Большинство исследовательских программ на телескопе Subaru выбираются путем конкурентного распределения времени под названием «Открытое использование», которое открыто для всех астрономов, но допускает максимум три ночи наблюдений каждые шесть месяцев. Объединяя наблюдения за ночами, зарезервированными для обсерватории и астрономов, которые внесли свой вклад в создание телескопа Subaru, проект обсерватории может решать вопросы, которые требуют больших ресурсов телескопа, чем типичное предложение исследования. Основная цель проекта SDF состоит в том, чтобы обнаружить большое количество самых отдаленных обнаруживаемых галактик и понять их свойства и их влияние на эволюцию Вселенной. Скорость света является фундаментальным пределом скорости распространения информации (см. Примечание 2). Когда мы обнаруживаем свет от галактики на расстоянии 13 миллиардов световых лет, это означает, что мы видим галактику такой, какой она была 13 миллиардов лет назад. Поиск более удаленных галактик означает поиск галактик в более ранние и более ранние времена во Вселенной.
Наблюдения SDF использовали тот факт, что свет от далеких галактик имеет характерную длину волны и форму. Астрономы считают, что самые ранние галактики быстро образовывали звезды из водорода, доминирующей формы материи во вселенной. Свет от этих звезд возбудил бы любой оставшийся вокруг них водород до более высоких энергетических состояний и даже ионизировал бы его. Когда возбужденный водород возвращается в более низкие энергетические состояния, он излучает свет на нескольких различных длинах волн. Тем не менее, большая часть этого света будет выходить из молодой галактики в виде эмиссионной линии на 122 нм, потому что «более синий» свет с более короткими длинами волн и более высокой энергией может возбудить другие атомы водорода. Поскольку вселенная расширяется, чем дальше галактика от нас, тем быстрее она удаляется от нас. Из-за этого движения свет от далеких галактик смещается в сторону допплера на более длинную или более красную длину волны, и эта линия излучения «смещается в красную область» на более длинную длину волны, что характерно для расстояния до галактики, и сама галактика выглядит более красной. Поскольку свет проходит большое расстояние от его источника до Земли, свет на стороне с более высокой энергией или синей стороне линии излучения может поглощаться нейтральным водородом в межгалактическом пространстве. Это поглощение придает линии эмиссии характерный асимметричный вид. Общий красный цвет и сильная эмиссионная линия на определенной длине волны с определенной асимметричной формой - признак далекой новорожденной галактики.
Чтобы обнаружить самые отдаленные галактики, которые когда-либо наблюдались, команда SDF разработала специальный фильтр, который пропускает свет только в узком диапазоне длин волн от 908 до 938 нанометров. Эти длины волны соответствуют линии излучения 122 нм после прохождения расстояния в 13 миллиардов световых лет. Команда установила специальный фильтр и два других фильтра на более коротких и длинных волнах, ограничивающих специальный фильтр, на Suprime-Cam Subaru, камере Subaru Prime Focus, и выполнила обширную программу наблюдений с апреля по май 2002 года. Suprime-Cam способность отображать область неба размером с полную луну за одну экспозицию, уникальная возможность среди приборов на 8-м классе и больших телескопах, и очень хорошо подходит для съемки очень слабых объектов на больших площадях неба , Наблюдая участок неба размером с Луну в течение 5,8 часов в каждом фильтре, команда смогла обнаружить более 50 000 объектов, включая множество чрезвычайно слабых галактик. Выбрав галактики, которые были яркими только в специальном фильтре и преимущественно красным, команда нашла 70 кандидатов в галактики с красным смещением 6,6 (или на расстоянии 13 миллиардов световых лет; см. Рисунок 1).
В июне 2002 года команда использовала FOCAS, Слабую Объектную Камеру и Спектрограф на телескопе Subaru, чтобы наблюдать 9 из 70 кандидатов, и подтвердила общий красный цвет и линию излучения с характерной асимметрией в 2 объектах (см. Рисунок 2), и определили, что их красные смещения составляют 6,58 и 6,54. Свет от этих галактик был испущен 12,8 миллиардов лет назад, когда Вселенной было всего 900 миллионов лет. Ранее наблюдавшаяся самая далекая галактика с красным смещением 6,56 была обнаружена при рассмотрении большого скопления галактик, которые могут усиливать свет от более далеких галактик с эффектом гравитационной линзы. (См. Наш пресс-релиз от мая 2002 г., http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) Наблюдения SDF - это первый раз, когда наблюдаются множественные галактики на таком большом расстоянии, и без помощь гравитационного линзирования. Галактика с красным смещением 6,58 является самой отдаленной галактикой из когда-либо наблюдаемых.
Команда SDF ожидает найти еще много далеких галактик с помощью постоянных наблюдений. До образования первых звезд и галактик Вселенная находилась в стадии, которую астрономы называют «темные века вселенной». Определение окончания темных веков является одним из важнейших астрономических вопросов нашего времени. Основные члены команды, Кейичи Кодаира из Университета высших исследований в Японии, Нобунари Кашикава из Национальной астрономической обсерватории Японии и Йошиаки Танигучи из Университета Тохоку надеются, что, обнаружив статистически значимое количество далеких галактик, они смогут начать охарактеризовать галактики, которые ознаменовали конец темных веков вселенной.
Первоисточник: Пресс-релиз Subaru
