Credito immagine: Telescopio Subaru
Il telescopio Subaru, con sede in Giappone, ha rilevato la galassia più distante mai registrata a 12,8 miliardi di anni luce di distanza. Il team del progetto Subaru Deep Field ha scoperto 70 oggetti distanti candidati, utilizzando uno speciale filtro che consente il passaggio solo della luce di una lunghezza d'onda molto specifica, corrispondente a oggetti che distano circa 13 miliardi di anni luce.
Il telescopio Subaru ha trovato una galassia a 12,8 miliardi di anni luce di distanza (uno spostamento verso il rosso di 6,58; vedi nota 1), la galassia più distante mai osservata. Questa scoperta è il primo risultato del Progetto Subaru Deep Field, un progetto di ricerca del Telescopio Subaru dell'Osservatorio astronomico nazionale del Giappone che gestisce il telescopio Subaru. Il team del progetto Subaru Deep Field (SDF) ha trovato circa 70 candidati galassia distanti collegando uno speciale filtro progettato per rilevare galassie a circa 13 miliardi di anni luce di distanza su una telecamera con un ampio campo visivo. Le osservazioni di follow-up con uno spettrografo hanno confermato che due dei nove candidati sono in realtà galassie distanti. Una di queste è la galassia più distante mai osservata. Questa scoperta solleva l'aspettativa che il progetto sarà in grado di trovare un gran numero di galassie distanti che aiuteranno a svelare la storia antica dell'universo in modo statisticamente significativo.
Il progetto SDF è un progetto osservatorio dell'Osservatorio Nazionale Astronomico del Giappone progettato per mostrare le capacità del telescopio Subaru e per risolvere questioni astronomiche fondamentali che sono difficili da affrontare attraverso il regolare sistema di allocazione del tempo di Subaru. La maggior parte dei programmi di ricerca sul telescopio Subaru viene selezionata attraverso un processo competitivo di allocazione del tempo chiamato Open Use, che è aperto a tutti gli astronomi ma consente un massimo di sole tre notti di osservazione ogni sei mesi. Riunendo insieme osservando le notti riservate all'osservatorio e agli astronomi che hanno contribuito alla creazione del telescopio Subaru, un progetto osservatorio può rispondere a domande che richiedono maggiori risorse del telescopio rispetto alla tipica proposta di ricerca. L'obiettivo principale del progetto SDF è rilevare un gran numero di galassie più distanti rilevabili e comprendere le loro proprietà e il loro impatto sull'evoluzione dell'universo. La velocità della luce è il limite fondamentale alla velocità con cui le informazioni possono viaggiare (vedi nota 2). Quando rileviamo la luce di una galassia a 13 miliardi di anni luce di distanza, ciò significa che stiamo vedendo la galassia com'era 13 miliardi di anni fa. Cercare galassie sempre più distanti significa guardare le galassie in tempi precedenti e precedenti nell'universo.
Le osservazioni SDF hanno tratto vantaggio dal fatto che la luce proveniente da galassie distanti ha una lunghezza e una forma d'onda caratteristiche. Gli astronomi pensano che le prime galassie formarono rapidamente stelle dall'idrogeno, la forma dominante di materia nell'universo. La luce di queste stelle avrebbe eccitato qualsiasi idrogeno che rimaneva attorno a loro a stati di energia più elevata e persino a ionizzarlo. Quando l'idrogeno eccitato ritorna a stati energetici più bassi, emette luce a diverse lunghezze d'onda distinte. Tuttavia, la maggior parte di questa luce sfuggirebbe alla giovane galassia come una linea di emissione a 122 nanometri perché una luce più "blu" con lunghezze d'onda più brevi ed energia più elevata può ri-eccitare altri atomi di idrogeno. Poiché l'universo si sta espandendo, più lontana è una galassia da noi, più velocemente si allontana da noi. A causa di questo movimento, la luce proveniente da galassie distanti viene spostata in doppler su lunghezze d'onda più lunghe o più rosse, e questa linea di emissione viene “spostata in rosso” su una lunghezza d'onda più lunga che è caratteristica della distanza della galassia e la galassia stessa appare più rossa. Mentre la luce percorre la lunga distanza dalla sua origine alla Terra, la luce sul lato di energia superiore, o lato blu della linea di emissione, può essere assorbita dall'idrogeno neutro nello spazio intergalattico. Questo assorbimento conferisce alla linea di emissione un aspetto asimmetrico distintivo. Un aspetto rosso generale e una forte linea di emissione ad una particolare lunghezza d'onda con una particolare forma asimmetrica è la firma di una galassia appena nata lontana.
Per rilevare le galassie più distanti mai osservate, il team SDF ha sviluppato uno speciale filtro che fa passare la luce solo con una gamma di lunghezze d'onda ridotta da 908 a 938 nanometri. Queste lunghezze d'onda corrispondono alla linea di emissione di 122 nanometri dopo aver percorso una distanza di 13 miliardi di anni luce. Il team ha installato il filtro speciale e altri due filtri a lunghezze d'onda più o meno lunghe che racchiudono il filtro speciale, sulla Suprime-Cam del telescopio Subaru, Subaru Prime Focus Camera, e ha svolto un ampio programma di osservazione da aprile a maggio 2002. Suprime-Cam ha la capacità di imaging di un'area del cielo grande quanto la luna piena in un'unica esposizione, una capacità unica tra gli strumenti di classe 8 m e telescopi più grandi, ed è estremamente adatta per il rilevamento di oggetti molto deboli su vaste aree del cielo . Osservando un'area del cielo delle dimensioni della luna fino a 5,8 ore in ciascun filtro, il team è stato in grado di rilevare oltre 50.000 oggetti, tra cui molte galassie estremamente deboli. Selezionando galassie che erano luminose solo nello speciale filtro e preferibilmente rosse, il team ha trovato 70 candidati per galassie con uno spostamento verso il rosso di 6,6 (o una distanza di 13 miliardi di anni luce; vedere la figura 1).
Nel giugno 2002, il team ha utilizzato FOCAS, la Faint Object Camera e lo Spectrograph sul telescopio Subaru, per osservare 9 dei 70 candidati e ha confermato l'aspetto generalmente rosso e una linea di emissione con un'asimmetria distintiva in 2 oggetti (vedi figura 2), e determinato che i loro spostamenti verso il rosso sono 6.58 e 6.54. La luce di queste galassie fu emessa 12,8 miliardi di anni fa quando l'universo aveva solo 900 milioni di anni. La galassia più distante precedentemente osservata, con uno spostamento verso il rosso di 6,56, è stata scoperta osservando un grande ammasso di galassie in grado di amplificare la luce proveniente da galassie più distanti con un effetto di lente gravitazionale. (Vedi il nostro comunicato stampa del maggio 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) Le osservazioni SDF sono la prima volta che vengono osservate più galassie a così grande distanza, e senza l'aiuto dell'obiettivo gravitazionale. La galassia con uno spostamento verso il rosso di 6,58 è la galassia più distante mai osservata.
Il team SDF prevede di trovare molte più galassie distanti attraverso osservazioni continue. Prima che si formassero le prime stelle e galassie, l'universo era in uno stadio che gli astronomi chiamano "i secoli oscuri dell'universo". Determinare quando finirono i secoli bui è una delle domande astronomiche più importanti del nostro tempo. I membri principali del team, Keiichi Kodaira della Graduate University of Advanced Studies in Giappone, Nobunari Kashikawa del National Astronomical Observatory of Japan e Yoshiaki Taniguchi della Tohoku University sperano che, rilevando un numero statisticamente significativo di galassie distanti, possano iniziare a caratterizzano le galassie che hanno segnato la fine dei secoli oscuri dell'universo.
Fonte originale: comunicato stampa Subaru
