Crédito de la imagen: telescopio Subaru
El telescopio Subaru, con sede en Japón, ha detectado la galaxia más distante jamás registrada a 12.800 millones de años luz de distancia. El equipo del proyecto Subaru Deep Field descubrió 70 objetos distantes candidatos, mediante el uso de un filtro especial que solo permite el paso de la luz de una longitud de onda muy específica, que corresponde a objetos que están aproximadamente a 13 mil millones de años luz de distancia.
El telescopio Subaru ha encontrado una galaxia a 12.8 mil millones de años luz de distancia (un desplazamiento al rojo de 6.58; ver nota 1), la galaxia más distante jamás observada. Este descubrimiento es el primer resultado del Proyecto Subaru Deep Field, un proyecto de investigación del Telescopio Subaru del Observatorio Astronómico Nacional de Japón que opera el telescopio Subaru. El equipo del proyecto Subaru Deep Field (SDF) encontró aproximadamente 70 candidatos a galaxias distantes al conectar un filtro especial diseñado para detectar galaxias a unos 13 mil millones de años luz de distancia en una cámara con un amplio campo de visión. Las observaciones de seguimiento con un espectrógrafo confirmaron que dos de nueve de los candidatos son, de hecho, galaxias distantes. Una de ellas es la galaxia más distante jamás observada. Este descubrimiento aumenta la expectativa de que el proyecto podrá encontrar una gran cantidad de galaxias distantes que ayudarán a desentrañar la historia temprana del universo de una manera estadísticamente significativa.
El proyecto SDF es un proyecto de observación del Observatorio Astronómico Nacional de Japón diseñado para mostrar las habilidades del telescopio Subaru y resolver cuestiones astronómicas fundamentales que son difíciles de abordar a través del sistema de asignación de tiempo regular de Subaru. La mayoría de los programas de investigación en el telescopio Subaru se seleccionan a través de un proceso competitivo de asignación de tiempo llamado Uso Abierto, que está abierto a todos los astrónomos pero permite un máximo de solo tres noches de observación cada seis meses. Al agrupar las noches de observación reservadas para el observatorio y los astrónomos que contribuyeron al establecimiento del telescopio Subaru, un proyecto de observatorio puede abordar preguntas que requieren mayores recursos de telescopio que la propuesta de investigación típica. El objetivo principal del proyecto SDF es detectar una gran cantidad de las galaxias más distantes detectables y comprender sus propiedades y su impacto en la evolución del universo. La velocidad de la luz es el límite fundamental de la rapidez con que puede viajar la información (ver nota 2). Cuando detectamos luz de una galaxia a 13 mil millones de años luz de distancia, eso significa que estamos viendo la galaxia como era hace 13 mil millones de años. Buscar galaxias cada vez más distantes significa mirar galaxias en épocas cada vez más tempranas en el universo.
Las observaciones SDF aprovecharon el hecho de que la luz de galaxias distantes tiene una longitud de onda y forma características. Los astrónomos piensan que las primeras galaxias formaron rápidamente estrellas a partir del hidrógeno, la forma dominante de la materia en el universo. La luz de estas estrellas habría excitado cualquier hidrógeno restante a su alrededor a estados de mayor energía e incluso lo ionizaría. Cuando el hidrógeno excitado regresa a estados de menor energía, emite luz a varias longitudes de onda distintas. Sin embargo, la mayor parte de esta luz escaparía de la joven galaxia como una línea de emisión a 122 nanómetros porque la luz "más azul" con longitudes de onda más cortas y mayor energía puede volver a excitar otros átomos de hidrógeno. Como el universo se está expandiendo, cuanto más lejos está una galaxia de nosotros, más rápido se aleja de nosotros. Debido a este movimiento, la luz de las galaxias distantes se desplaza Doppler a longitudes de onda más largas o más rojas, y esta línea de emisión se "desplaza al rojo" a una longitud de onda más larga que es característica de la distancia de la galaxia y la galaxia misma parece más roja. A medida que la luz recorre la larga distancia desde su origen a la Tierra, la luz en el lado de mayor energía, o el lado azul de la línea de emisión, puede ser absorbida por el hidrógeno neutro en el espacio intergaláctico. Esta absorción le da a la línea de emisión un aspecto asimétrico distintivo. Una apariencia roja general y una línea de emisión fuerte en una longitud de onda particular con una forma asimétrica particular es la firma de una galaxia lejana recién nacida.
Para detectar las galaxias más distantes jamás observadas, el equipo de SDF desarrolló un filtro especial que solo pasa la luz con un rango de longitud de onda estrecha de 908 a 938 nanómetros. Estas longitudes de onda corresponden a la línea de emisión de 122 nanómetros después de recorrer una distancia de 13 mil millones de años luz. El equipo instaló el filtro especial y otros dos filtros a longitudes de onda más cortas y más largas que delimitan el filtro especial, en la cámara Suprime-Cam, Subaru Prime Focus Camera del telescopio Subaru, y llevó a cabo un extenso programa de observación desde abril hasta mayo de 2002. Suprime-Cam ha la capacidad de obtener imágenes de un área del cielo tan grande como la luna llena en una sola exposición, una capacidad única entre los instrumentos en telescopios de clase 8m y más grandes, y es extremadamente adecuada para inspeccionar objetos muy débiles en grandes áreas del cielo . Al observar un área del cielo del tamaño de la luna durante hasta 5.8 horas en cada filtro, el equipo pudo detectar más de 50,000 objetos, incluidas muchas galaxias extremadamente débiles. Al seleccionar galaxias que eran brillantes solo en el filtro especial y de preferencia rojo, el equipo encontró 70 candidatos para galaxias a un desplazamiento al rojo de 6.6 (o una distancia de 13 mil millones de años luz; ver figura 1).
En junio de 2002, el equipo utilizó FOCAS, la cámara de objetos débiles y el espectrógrafo en el telescopio Subaru, para observar 9 de los 70 candidatos, y confirmó la apariencia generalmente roja y una línea de emisión con una asimetría distintiva en 2 objetos (ver figura 2), y determinó que sus desplazamientos al rojo son 6.58 y 6.54. La luz de estas galaxias se emitió hace 12.800 millones de años cuando el universo tenía solo 900 millones de años. La galaxia más distante observada anteriormente, con un desplazamiento al rojo de 6.56, se descubrió al observar un gran grupo de galaxias que pueden amplificar la luz de galaxias más distantes con un efecto de lente gravitacional. (Vea nuestro comunicado de prensa de mayo de 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) Las observaciones SDF es la primera vez que se observan múltiples galaxias a una distancia tan grande, y sin La ayuda de lentes gravitacionales. La galaxia con un desplazamiento al rojo de 6.58 es la galaxia más distante jamás observada.
El equipo de SDF espera encontrar muchas más galaxias distantes a través de observaciones continuas. Antes de que se formaran las primeras estrellas y galaxias, el universo estaba en una etapa que los astrónomos llaman "las edades oscuras del universo". Determinar cuándo terminaron las edades oscuras es una de las preguntas astronómicas más importantes de nuestro tiempo. Los miembros principales del equipo, Keiichi Kodaira de la Universidad de Graduados de Estudios Avanzados de Japón, Nobunari Kashikawa del Observatorio Astronómico Nacional de Japón y Yoshiaki Taniguchi de la Universidad de Tohoku esperan que al detectar un número estadísticamente significativo de galaxias distantes, puedan comenzar a caracterizan las galaxias que anunciaron el final de las edades oscuras del universo.
Fuente original: Comunicado de prensa de Subaru
