קרדיט תמונה: טלסקופ סובארו
הטלסקופ סובארו, שבסיסו ביפן, זיהה את הגלקסיה הרחוקה ביותר שנרשמה אי פעם במרחק של 12.8 מיליארד שנות אור משם. צוות הפרויקטים של שדה עמוק סובארו חשף 70 חפצים מרוחקים המועמדים, על ידי שימוש בפילטר מיוחד המאפשר לעבור אור באורך גל ספציפי מאוד - כזה התואם לחפצים שנמצאים בערך 13 מיליארד שנות אור משם.
הטלסקופ של סובארו מצא גלקסיה שנמצאת במרחק 12.8 מיליארד שנות אור (משמרת אדומה של 6.58; ראה הערה 1), הגלקסיה הרחוקה ביותר שנצפתה אי פעם. תגלית זו היא התוצאה הראשונה מתוך פרויקט שדה עמוק סובארו, פרויקט מחקר של טלסקופ סובארו של המצפה האסטרונומי הלאומי של יפן המפעיל את טלסקופ סובארו. צוות הפרויקטים של סובארו עמוק שדה (SDF) מצא כ 70 מועמדים לגלקסיה רחוקים על ידי הצמדת פילטר מיוחד שנועד לגלות גלקסיות במרחק 13 מיליארד שנות אור במצלמה עם שדה ראייה רחב. תצפיות מעקב עם ספקטרוגרף אישרו ששניים מתוך תשעה מהמועמדים הם למעשה גלקסיות רחוקות. אחת מאלה היא הגלקסיה הרחוקה ביותר שנצפתה אי פעם. תגלית זו מעלה את הציפייה שהפרויקט יצליח למצוא מספר גדול של גלקסיות רחוקות שיסייעו בפתיחת ההיסטוריה המוקדמת של היקום באופן בעל משמעות סטטיסטית.
פרויקט SDF הוא פרויקט מצפה של המצפה האסטרונומי הלאומי ביפן, שנועד להציג את יכולותיו של טלסקופ סובארו ולפתור שאלות אסטרונומיות יסודיות שקשה לטפל בהן באמצעות מערכת הקצאת הזמן הרגילה של סובארו. מרבית תוכניות המחקר בטלסקופ סובארו נבחרות בתהליך הקצאת זמן תחרותי הנקרא שימוש פתוח, הפתוח לכל האסטרונומים אך מאפשר לכל היותר שלושה לילות תצפית בכל חצי שנה. על ידי איחוד יחדיו של תצפיות לילות השמורים למצפה הכוכבים ולאסטרונומים שתרמו להקמת טלסקופ סובארו, פרויקט מצפה כוכבים יכול להתייחס לשאלות הדורשות משאבי טלסקופ גדולים יותר מהצעת המחקר האופיינית. המטרה העיקרית של פרויקט SDF היא לאתר מספר גדול של הגלקסיות הרחוקות ביותר שניתן להבחין ולהבין את תכונותיהן ואת השפעתן על התפתחות היקום. מהירות האור היא הגבול הבסיסי לאופן מהיר של מידע יכול לנסוע (ראה הערה 2). כאשר אנו מזהים אור מגלקסיה המרוחקת 13 מיליארד שנות אור משמע, פירוש הדבר שאנו רואים את הגלקסיה כפי שהיה לפני 13 מיליארד שנה. לחפש גלקסיות רחוקות יותר ויותר פירושו להסתכל על גלקסיות בתקופות קדומות וקודמות יותר ביקום.
תצפיות ה- SDF ניצלו את העובדה שלאור מגלקסיות רחוקות יש אורך גל וצורה אופייניים. אסטרונומים חושבים שהגלקסיות הקדומות ביותר יצרו במהירות כוכבים ממימן, צורת החומר הדומיננטית ביקום. האור מכוכבים אלה היה מרגש את כל המימן שנשאר סביבם למצבי אנרגיה גבוהים יותר ואף מיינן אותו. כאשר מימן נרגש חוזר למצבי אנרגיה נמוכים הוא פולט אור בכמה אורכי גל נפרדים. עם זאת, רוב האור הזה יברח מהגלקסיה הצעירה כקו פליטה בגובה 122 ננומטר מכיוון שאור "כחול יותר" באורך גל קצר יותר ואנרגיה גבוהה יותר יכול לרגש מחדש אטומי מימן אחרים. מכיוון שהיקום מתרחב, ככל שהגלקסיה רחוקה מאיתנו, היא מתרחקת מאיתנו מהר יותר. בגלל תנועה זו, אור מגלקסיות מרוחקות מועברים לדופלר לאורך גל ארוך יותר או אדום יותר, וקו פליטה זה "מועבר לאדום" לאורכי גל ארוכים יותר האופייניים למרחק הגלקסיה והגלקסיה עצמה נראית אדומה יותר. כאשר האור עובר למרחקים ארוכים ממקורו לכדור הארץ, האור בצד האנרגיה הגבוה יותר, או בצד הכחול של קו הפליטה, יכול להיקלט על ידי המימן הנייטרלי במרחב הבין-גלקטי. ספיגה זו מעניקה לקו הפליטה מראה א-סימטרי מובחן. מראה אדום כללי וקו פליטה חזק באורך גל מסוים עם צורה א-סימטרית מסוימת הוא חתימה של גלקסיה חדשה שנולדה רחוקה.
כדי לאתר את הגלקסיות הרחוקות ביותר שנצפו אי פעם, צוות SDF פיתח פילטר מיוחד שמעביר רק אור עם טווח אורך הגל הצר של 908 עד 938 ננומטר. אורכי גל אלה תואמים את קו הפליטה של 122 ננומטר לאחר נסיעה של 13 מיליארד שנות אור. הצוות התקין את המסנן המיוחד ושני פילטרים נוספים באורכי גל קצרים וארוכים יותר המסגרים את המסנן המיוחד, על גבי Suprime-Cam של הטלסקופ של סובארו, מצלמת ה- Subaru Prime Focus, וביצע תוכנית תצפית נרחבת מאפריל עד מאי 2002. ל- Suprime-Cam יש יכולת הדמיה של שטח בשמיים גדולה כמו הירח המלא בחשיפה אחת, יכולת ייחודית בין מכשירים בכיתת 8 מ 'וטלסקופים גדולים יותר, ומתאימה מאוד לסקרים על חפצים קלושים מאוד באזורים גדולים בשמיים. . על ידי התבוננות בשטח השמיים בגודל הירח עד 5.8 שעות בכל פילטר, הצליח הצוות לאתר מעל 50,000 חפצים, כולל גלקסיות רבות קלושות במיוחד. על ידי בחירת גלקסיות שהיו מוארות רק במסנן המיוחד והאדום העדיף, הצוות מצא 70 מועמדים לגלקסיות במשמרת אדומה של 6.6 (או מרחק של 13 מיליארד שנות אור; ראה איור 1).
ביוני 2002 השתמש הצוות ב- FOCAS, מצלמת האובייקט הקלוש והספקטרוגרף בטלסקופ סובארו, בכדי לצפות בתשעה מתוך 70 המועמדים, ואישר את המראה האדום בדרך כלל וקו פליטה עם אסימטריה מובחנת בשני עצמים (ראה איור 2), וקבעו כי המשמרות האדומות שלהם הן 6.58 ו- 6.54. האור מהגלקסיות הללו נפלט לפני 12.8 מיליארד שנה כאשר היקום היה בן 900 מיליון שנה בלבד. הגלקסיה הרחוקה ביותר שנצפתה בעבר, עם משמרת אדומה של 6.56, התגלתה על ידי התבוננות באשכול גלקסיות גדול שיכול להעצים אור מגלקסיות רחוקות יותר עם אפקט עדשת כבידה. (ראו הודעה לעיתונות שלנו ממאי 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) תצפיות ה- SDF הן הפעם הראשונה שגלקסיות מרובות נמצאות במרחק כה גדול ובלי בעזרת עדשות כבידה. הגלקסיה עם משמרת אדומה של 6.58 היא הגלקסיה הרחוקה ביותר שנצפתה אי פעם.
צוות SDF מצפה למצוא גלקסיות רבות יותר רחוקות באמצעות תצפיות מתמשכות. לפני שהכוכבים והגלקסיות הראשונים התגבשו, היקום היה בשלב שהאסטרונומים מכנים "העידנים האפלים של היקום". הקביעה מתי הסתיימו העידנים החשוכים היא אחת השאלות האסטרונומיות החשובות ביותר בזמננו. חברי הליבה בצוות, Keiichi Kodaira מהאוניברסיטה הבוגרת ללימודים מתקדמים ביפן, Nobunari Kashikawa מהמצפה האסטרונומי הלאומי ביפן, וישיאקי טאניגוצ'י מאוניברסיטת טוהוקו, מקווים שעל ידי איתור מספר משמעותי סטטיסטי של גלקסיות רחוקות, הם יוכלו להתחיל מאפיינים את הגלקסיות שהביאו על סיום התקופות החשוכות של היקום.
המקור המקורי: מהדורת חדשות סובארו
