Kuvahyvitys: Subarun kaukoputki
Japanissa sijaitseva Subaru-kaukoputki on havainnut kaikkien aikojen kaikkein kaikkein tallennetun galaksin 12,8 miljardin valovuoden päässä. Subaru Deep Field -projektitiimi paljasti 70 ehdokasta kaukana olevaa kohdetta käyttämällä erityistä suodatinta, jonka avulla vain erityisen aallonpituuden valo pääsee läpi - joka vastaa kohteita, jotka ovat noin 13 miljardia valovuotta päässä.
Subarun kaukoputki on löytänyt 12,8 miljardin valovuoden päässä olevan galaksin (punasiirtymä 6,58; katso huomautus 1), kauimpana havaittu galaksi. Tämä löytö on ensimmäinen tulos Subarun syväkenttäprojektista, joka on Subarun kaukoputkea käyttävän Japanin kansallisen tähtitieteellisen observatorion Subarun teleskoopin tutkimusprojekti. Subaru Deep Field (SDF) -projektitiimi löysi noin 70 kaukaista galaksiehdokasta kiinnittämällä erityisen suodattimen, joka on suunniteltu havaitsemaan noin 13 miljardin valovuoden päässä olevat galaksit kameralla, jolla on laaja näkökenttä. Spektrometrillä tehdyt seurantahavainnot vahvistivat, että kaksi yhdeksästä ehdokkaasta on itse asiassa kaukaiset galaksit. Yksi näistä on kauimpana havaittu galaksi. Tämä löytö herättää odotuksen, että projekti pystyy löytämään suuren määrän kaukaisia galakseja, jotka auttavat selvittämään maailmankaikkeuden varhaisen historian tilastollisesti merkityksellisellä tavalla.
SDF-projekti on Japanin kansallisen tähtitieteellisen observatorion observatorioprojekti, joka on tarkoitettu esittelemään Subarun kaukoputken kykyjä ja ratkaisemaan tähtitieteellisiä peruskysymyksiä, joita on vaikea käsitellä Subarun normaalin aikajakojärjestelmän kautta. Suurin osa Subarun kaukoputken tutkimusohjelmista valitaan kilpailukykyisellä ajanjakoprosessilla nimeltään Open Use, joka on avoin kaikille tähtitieteilijöille, mutta sallii enintään kolme tarkkailuyötä kuuden kuukauden välein. Yhdistämällä yhteen seurantakeskukselle ja Subarun teleskoopin perustamiseen osallistuneille tähtitieteilijöille varatut yöt, observatorion projekti pystyy vastaamaan kysymyksiin, jotka vaativat suurempia kaukoputken resursseja kuin tyypillinen tutkimusehdotus. SDF-projektin päätavoite on havaita suuri joukko havaittavissa olevia kaukaisimpia galakseja ja ymmärtää niiden ominaisuudet ja vaikutukset maailmankaikkeuden kehitykseen. Valon nopeus on keskeinen rajoitus sille, kuinka nopeasti informaatio voi kulkea (katso huomautus 2). Kun havaitsemme valoa galaksista 13 miljardin valovuoden päässä, se tarkoittaa, että näemme galaksin sellaisena kuin se oli 13 miljardia vuotta sitten. Yhä kauempana olevien galaksien etsiminen tarkoittaa galaksien tarkastelua maailmankaikkeuden aikaisemmin ja aikaisemmin.
SDF-havainnoissa hyödynnettiin sitä tosiseikkaa, että kaukaisten galaksien valolla on ominainen aallonpituus ja muoto. Astronomien mielestä varhaisimmat galaksit muodostivat nopeasti tähtiä vedystä, joka on universumin hallitseva ainemuoto. Näiden tähtien valo olisi herättänyt kaikki niiden ympärillä olevat vety korkeamman energian tiloihin ja jopa ionisoinut sen. Kun viritetty vety palaa alhaisempaan energiatilaan, se emittoi valoa useilla erillisillä aallonpituuksilla. Kuitenkin suurin osa tästä valosta pääsisi nuoresta galaksista emissioviivalla 122 nanometrin paksuudessa, koska ”sinisempi” valo, jolla on lyhyemmät aallonpituudet ja korkeampi energia, voivat herättää uudelleen muita vetyatomeja. Koska maailmankaikkeus laajenee, mitä kauemmas galaksi on meistä, sitä nopeammin se siirtyy meistä. Tästä liikkeestä johtuen etäisten galaksien valo muuttuu doppleriksi pidempään tai punaisempaan aallonpituuteen, ja tämä päästöjohto ”punasiirtyy” pidemmälle aallonpituudelle, joka on ominaista galaksin etäisyydelle, ja galaksi itse näyttää punaisemmalta. Kun valo kulkee pitkän matkan alkuperästään Maahan, neutraali vety voi absorboida päästöjohdon korkeamman energian puolella tai sinisellä puolella olevaa valoa galaktienvälisessä tilassa. Tämä absorptio antaa päästölinjalle erottuvan epäsymmetrisen ilmeen. Punainen kokonaisuus ja vahva emissioviiva tietyllä aallonpituudella, jolla on tietty epäsymmetrinen muoto, ovat kaukaisen vastasyntyneen galaksin allekirjoitus.
Kaikkien havaittujen galaksien havaitsemiseksi SDF-ryhmä kehitti erityisen suodattimen, joka läpäisee valoa vain kapealla aallonpituusalueella 908–938 nanometriä. Nämä aallonpituudet vastaavat 122 nanometrin päästölinjaa 13 miljardin valovuoden matkan jälkeen. Tiimi asensi erikoissuodattimen ja kaksi muuta suodatinta lyhyemmillä ja pidemmillä aallonpituuksilla, jotka ovat erityissuodattimen kohdalla, Subarun kaukoputken Suprime-Camiin, Subaru Prime Focus Camera -kameraan ja toteutti laajan tarkkailuohjelman huhtikuusta toukokuuhun 2002. Suprime-Camilla on kyky kuvata taivaan yhtä suuri alue kuin täysikuu yhdellä valotuksella, ainutlaatuinen ominaisuus instrumenteilla 8 m luokan tai suuremmilla kaukoputkeilla, ja se soveltuu erityisen hyvin erittäin heikkojen kohteiden tutkimuksiin suurella taivaan alueella . Tarkkailemalla taivaan aluetta, joka on kuun kokoinen 5,8 tunnin ajan kussakin suodattimessa, joukkue pystyi havaitsemaan yli 50 000 kohdetta, mukaan lukien monet erittäin heikot galaksit. Valitsemalla galaksit, jotka olivat vaaleita vain erikoissuodattimessa ja mieluiten punaisia, ryhmä löysi 70 ehdokasta galakseihin 6,6: n punaisella siirtymällä (tai 13 miljardin valovuoden etäisyydellä; katso kuva 1).
Ryhmä käytti kesäkuussa 2002 FOCASia, heikko objektikameraa ja spektrografia Subarun kaukoputkessa, tarkkailla yhdeksää 70 ehdokkaasta, ja vahvisti yleisesti punaisen ulkonäön ja päästöviivan, jolla oli erottuva epäsymmetria kahdessa objektissa (katso kuva 2), ja määritti, että heidän punasiirtensä ovat 6,58 ja 6,54. Näiden galaksien valo säteili 12,8 miljardia vuotta sitten, kun maailmankaikkeus oli vain 900 miljoonaa vuotta vanha. Aikaisemmin havaittu kaukaisin galaksi, jonka punasiirtymä oli 6.56, havaittiin tarkastelemalla suurta galaksiklusteria, joka voi vahvistaa kaukaisten galaksien valoa painovoimaobjektiivisella vaikutuksella. (Ks. Lehdistötiedotteemme toukokuusta 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.)SDF-havainnot ovat ensimmäiset kertaa havaittu useita galakseja niin suurella etäisyydellä ja ilman painovoimalasilinssien avulla. Galaksi, jonka punasiirtymä on 6,58, on kauimpana havaittu galaksi.
SDF-ryhmä odottaa löytävänsä paljon kaukaisempia galakseja jatkuvien havaintojen avulla. Ennen kuin ensimmäiset tähdet ja galaksit muodostuivat, maailmankaikkeus oli vaiheessa, jota tähtitieteilijät kutsuvat ”maailmankaikkeuden tummiksi aikakausiksi”. Pimeiden aikakausien päättymisen määrittäminen on yksi aikamme tärkeimmistä tähtitieteellisistä kysymyksistä. Ryhmän keskeiset jäsenet, Keiichi Kodaira Japanin syventävästä yliopistosta, Nobunari Kashikawa Japanin kansallisesta tähtitieteellisestä observatoriosta ja Yoshiaki Taniguchi Tohokun yliopistosta toivovat, että havaitsemalla tilastollisesti merkittävän määrän kaukaisia galakseja, ne voivat alkaa kuvaavat galakseja, jotka ovat julistaneet maailmankaikkeuden pimeiden aikakausien loppua.
Alkuperäinen lähde: Subarun lehdistötiedote
