เครดิตภาพ: กล้องโทรทรรศน์ซูบารุ
กล้องโทรทรรศน์ซูบารุซึ่งตั้งอยู่ในญี่ปุ่นตรวจจับกาแลคซีที่ห่างไกลที่สุดที่เคยบันทึกไว้ในระยะ 12.8 พันล้านปีแสง ทีมงานโครงการ Subaru Deep Field ค้นพบวัตถุไกลโพ้น 70 ตัวโดยใช้ตัวกรองพิเศษซึ่งอนุญาตให้แสงของความยาวคลื่นเฉพาะเจาะจงผ่าน - หนึ่งที่สอดคล้องกับวัตถุที่อยู่ห่างออกไปประมาณ 13 พันล้านปีแสง
กล้องโทรทรรศน์ซูบารุได้พบกาแลคซี 12.8 พันล้านปีแสง (Redshift ที่ 6.58; ดูหมายเหตุ 1) กาแลคซีที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา การค้นพบนี้เป็นผลแรกจากโครงการ Subaru Deep Field โครงการวิจัยของกล้องโทรทรรศน์ซูบารุแห่งหอดูดาวดาราศาสตร์แห่งชาติของญี่ปุ่นซึ่งดำเนินงานกล้องโทรทรรศน์ซูบารุ ทีมโครงการ Subaru Deep Field (SDF) พบผู้สมัครกาแลคซีไกลโพ้นประมาณ 70 คนโดยแนบตัวกรองพิเศษที่ออกแบบมาเพื่อตรวจจับกาแลคซีประมาณ 13 พันล้านปีแสงบนกล้องที่มีมุมมองกว้าง การสำรวจติดตามด้วยสเปคโตรกราฟยืนยันว่าผู้สมัครสองในเก้าคนนั้นอยู่ในกาแลคซีที่อยู่ไกลออกไปจริงๆ หนึ่งในนั้นคือกาแลคซีที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา การค้นพบนี้เพิ่มความคาดหวังว่าโครงการจะสามารถค้นหากาแลคซีระยะไกลจำนวนมากซึ่งจะช่วยคลี่คลายประวัติศาสตร์ยุคแรกของจักรวาลในลักษณะที่มีความหมายทางสถิติ
โครงการ SDF เป็นโครงการหอสังเกตการณ์แห่งชาติหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์แห่งประเทศญี่ปุ่นที่ออกแบบมาเพื่อแสดงความสามารถของกล้องโทรทรรศน์ซูบารุและเพื่อแก้ไขคำถามทางดาราศาสตร์ขั้นพื้นฐานที่ยากจะพูดถึงผ่านระบบจัดสรรเวลาปกติของ Subaru โปรแกรมการวิจัยส่วนใหญ่เกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์ซูบารุได้รับการคัดเลือกผ่านกระบวนการจัดสรรเวลาในการแข่งขันที่เรียกว่า Open Use ซึ่งเปิดให้นักดาราศาสตร์ทุกคน แต่อนุญาตให้มีการเฝ้าสังเกตการณ์ได้สูงสุดสามคืนทุกหกเดือน ด้วยการรวมกลุ่มกันสำรวจคืนที่สงวนไว้สำหรับหอดูดาวและนักดาราศาสตร์ที่มีส่วนร่วมในการจัดตั้งกล้องโทรทรรศน์ซูบารุโครงการสังเกตการณ์สามารถตอบคำถามที่ต้องใช้ทรัพยากรกล้องโทรทรรศน์มากกว่าข้อเสนอการวิจัยทั่วไป เป้าหมายหลักของโครงการ SDF คือการตรวจสอบกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลที่สุดที่ตรวจพบได้จำนวนมากและเพื่อทำความเข้าใจคุณสมบัติและผลกระทบที่มีต่อวิวัฒนาการของจักรวาล ความเร็วของแสงเป็นข้อ จำกัด พื้นฐานสำหรับข้อมูลที่สามารถเดินทางได้อย่างรวดเร็ว (ดูหมายเหตุ 2) เมื่อเราตรวจจับแสงจากกาแลคซีห่างออกไป 13 พันล้านปีแสงนั่นหมายความว่าเรากำลังดูกาแลคซีเหมือนเมื่อ 13 พันล้านปีก่อน การมองหากาแลคซีที่ห่างไกลกว่าเดิมหมายถึงการมองดูกาแลคซีในช่วงเวลาก่อนหน้านี้และก่อนหน้านี้ในเอกภพ
การสังเกตการณ์ SDF ใช้ประโยชน์จากความจริงที่ว่าแสงจากกาแลคซีไกลโพ้นนั้นมีความยาวคลื่นและรูปร่างลักษณะ นักดาราศาสตร์คิดว่ากาแลคซีแรกสุดก่อตัวดาวฤกษ์จากไฮโดรเจนอย่างรวดเร็วซึ่งเป็นสสารที่มีบทบาทสำคัญในเอกภพ แสงจากดวงดาวเหล่านี้น่าตื่นเต้นไฮโดรเจนที่เหลืออยู่รอบ ๆ พวกเขาไปสู่สถานะพลังงานที่สูงขึ้น เมื่อไฮโดรเจนที่ถูกกระตุ้นกลับสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่ามันจะเปล่งแสงในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน อย่างไรก็ตามแสงส่วนใหญ่นี้จะหนีกาแล็กซี่วัยเยาว์ในฐานะสายการปล่อยที่ 122 นาโนเมตรเพราะแสง "bluer" ที่มีความยาวคลื่นสั้นลงและพลังงานที่สูงขึ้นสามารถกระตุ้นอะตอมไฮโดรเจนอื่น ๆ ได้อีกครั้ง เมื่อเอกภพกำลังขยายตัวกาแลคซีไกลออกไปจะมาจากเรายิ่งเร็วเท่าไหร่ก็จะเคลื่อนห่างจากเรา เนื่องจากการเคลื่อนไหวนี้แสงจากกาแลคซีที่อยู่ไกลออกไปจึงเปลี่ยนไปเป็นอีกต่อไปหรือยาวกว่าความยาวคลื่นแดงและเส้นเปล่งแสงนี้คือ“ redshifted” ไปเป็นความยาวคลื่นที่ยาวกว่า เมื่อแสงเดินทางไกลจากแหล่งกำเนิดสู่โลกแสงที่ด้านพลังงานที่สูงกว่าหรือด้านสีน้ำเงินของเส้นเปล่งแสงสามารถดูดซับโดยไฮโดรเจนที่เป็นกลางในอวกาศ การดูดซับนี้ทำให้สายการปล่อยมีลักษณะสมมาตรที่โดดเด่น ลักษณะสีแดงโดยรวมและสายการปล่อยที่แข็งแกร่งที่ความยาวคลื่นเฉพาะด้วยรูปร่างที่ไม่สมดุลนั้นเป็นลายเซ็นของกาแลคซีเกิดใหม่ที่อยู่ห่างไกล
เพื่อตรวจจับกาแลคซีที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมาทีม SDF ได้พัฒนาตัวกรองพิเศษที่ผ่านแสงเฉพาะช่วงความยาวคลื่นแคบ ๆ ที่ 908 ถึง 938 นาโนเมตร ความยาวคลื่นเหล่านี้สอดคล้องกับสายการปล่อย 122 นาโนเมตรหลังจากเดินทางเป็นระยะทาง 13 พันล้านปีแสง ทีมได้ติดตั้งตัวกรองพิเศษและตัวกรองอื่น ๆ อีกสองตัวที่ความยาวคลื่นที่สั้นและยาวกว่าถ่ายคร่อมตัวกรองพิเศษบน Suprime-Cam ของกล้องโทรทรรศน์กล้องโทรทรรศน์ Subaru Prime Focus Camera และดำเนินการโปรแกรมการสำรวจที่ครอบคลุมตั้งแต่เดือนเมษายนถึงพฤษภาคม 2545 Suprime-Cam ได้ ความสามารถในการถ่ายภาพพื้นที่ของท้องฟ้าที่มีขนาดใหญ่เท่ากับพระจันทร์เต็มดวงในการเปิดรับหนึ่งครั้งความสามารถพิเศษในการใช้เครื่องมือในระดับ 8 ม. และกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ขึ้นและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการสำรวจวัตถุที่จาง ๆ . ด้วยการสังเกตขนาดของดวงจันทร์ในอวกาศนานถึง 5.8 ชั่วโมงในแต่ละฟิลเตอร์ทีมสามารถตรวจจับวัตถุกว่า 50,000 ชิ้นรวมถึงกาแลคซีที่สลัวมาก ๆ ด้วยการเลือกกาแลคซีที่มีความสว่างเฉพาะในฟิลเตอร์พิเศษและสีแดงโดยเฉพาะทีมพบผู้สมัคร 70 คนสำหรับกาแลคซีที่ Redshift 6.6 (หรือระยะทาง 13 พันล้านปีแสงดูรูปที่ 1)
ในเดือนมิถุนายน 2002 ทีมใช้ FOCAS กล้อง Faint Object และ Spectrograph บนกล้องโทรทรรศน์ Subaru เพื่อสังเกตผู้สมัคร 9 จาก 70 คนและยืนยันการปรากฏตัวสีแดงโดยทั่วไปและสายการปล่อยที่มีความไม่สมดุลที่โดดเด่นในวัตถุ 2 รายการ (ดูรูปที่ 2) และกำหนดว่าการเปลี่ยนเกียร์ของพวกเขาคือ 6.58 และ 6.54 แสงจากกาแลคซีเหล่านี้ปล่อยออกมาเมื่อ 12.8 พันล้านปีก่อนเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 900 ล้านปีเท่านั้น กาแลคซีที่อยู่ห่างไกลที่สุดที่สำรวจมาก่อนหน้านี้ซึ่งมีการเปลี่ยนแดงเป็น 6.56 ถูกค้นพบโดยการดูกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ที่สามารถขยายแสงจากกาแลคซีไกลโพ้นมากขึ้น (ดูข่าวประชาสัมพันธ์ของเราตั้งแต่เดือนพฤษภาคม 2545 http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) การสังเกตการณ์ SDF เป็นครั้งแรกที่มีการสำรวจกาแลคซีหลายแห่งในระยะที่ไกลมากและไม่มี ความช่วยเหลือของเลนส์ความโน้มถ่วง กาแลคซีที่มีจุดเปลี่ยนสีแดงที่ 6.58 เป็นกาแลคซีที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา
ทีม SDF คาดว่าจะพบกาแลคซีที่ห่างไกลมากขึ้นผ่านการสำรวจอย่างต่อเนื่อง ก่อนที่ดาวและกาแลกซี่แรกจะก่อตัวขึ้นเอกภพอยู่ในระยะที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า "ยุคมืดของจักรวาล" การพิจารณาว่ายุคมืดสิ้นสุดลงเป็นหนึ่งในคำถามทางดาราศาสตร์ที่สำคัญที่สุดในยุคของเรา สมาชิกหลักของทีมคือ Keiichi Kodaira จากบัณฑิตวิทยาลัยการศึกษาขั้นสูงในญี่ปุ่น Nobunari Kashikawa จากหอดูดาวดาราศาสตร์แห่งชาติของญี่ปุ่นและ Yoshiaki Taniguchi จากมหาวิทยาลัย Tohoku หวังว่าจะสามารถตรวจจับกาแลคซีไกลโพ้นจำนวนมากได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ อธิบายลักษณะของกาแลคซีที่ประกาศถึงจุดจบของยุคมืดของจักรวาล
ที่มาต้นฉบับ: ข่าว Subaru
