حقوق الصورة: Subaru Telescope
اكتشف تلسكوب سوبارو ، ومقره في اليابان ، أبعد مجرة تم تسجيلها على بعد 12.8 مليار سنة ضوئية. اكتشف فريق مشروع سوبارو ديب فيلد 70 كائنًا مرشحًا بعيدًا ، باستخدام مرشح خاص يسمح فقط بمرور الضوء ذي الطول الموجي المحدد للغاية - الذي يتوافق مع الأشياء التي تبعد 13 مليار سنة ضوئية تقريبًا.
عثر تلسكوب سوبارو على مجرة تبعد 12.8 مليار سنة ضوئية (انزياح أحمر قدره 6.58 ؛ انظر الملاحظة 1) ، أبعد مجرة لوحظت على الإطلاق. هذا الاكتشاف هو النتيجة الأولى من مشروع Subaru Deep Field ، وهو مشروع بحث من تلسكوب Subaru التابع للمرصد الفلكي الوطني في اليابان والذي يقوم بتشغيل تلسكوب Subaru. وجد فريق مشروع سوبارو ديب فيلد (SDF) ما يقرب من 70 مرشحًا للمجرة البعيدة من خلال إرفاق مرشح خاص مصمم لاكتشاف المجرات على بعد حوالي 13 مليار سنة ضوئية على كاميرا ذات مجال رؤية واسع. وأكدت ملاحظات المتابعة مع مطياف أن اثنين من أصل تسعة مرشحين هم في الواقع مجرات بعيدة. إحدى هذه المجرات هي أبعد مسافة تمت ملاحظتها على الإطلاق. يثير هذا الاكتشاف التوقعات بأن المشروع سيكون قادرًا على العثور على عدد كبير من المجرات البعيدة التي ستساعد في كشف التاريخ المبكر للكون بطريقة ذات دلالة إحصائية.
مشروع SDF هو مشروع مرصد للمرصد الفلكي الوطني في اليابان مصمم لعرض قدرات تلسكوب سوبارو وحل الأسئلة الفلكية الأساسية التي يصعب معالجتها من خلال نظام سوبارو لتخصيص الوقت. يتم اختيار معظم برامج البحث على تلسكوب سوبارو من خلال عملية تخصيص زمنية تنافسية تسمى الاستخدام المفتوح ، وهي مفتوحة لجميع علماء الفلك ولكنها تسمح بحد أقصى ثلاث ليال مراقبة كل ستة أشهر. من خلال تجميع ليالي المراقبة المخصصة للمرصد وعلماء الفلك الذين ساهموا في إنشاء تلسكوب سوبارو ، يمكن لمشروع المرصد معالجة الأسئلة التي تتطلب موارد تلسكوب أكبر من اقتراح البحث النموذجي. يتمثل الهدف الرئيسي لمشروع SDF في اكتشاف عدد كبير من المجرات البعيدة التي يمكن اكتشافها وفهم خصائصها وتأثيرها على تطور الكون. إن سرعة الضوء هي الحد الأساسي لسرعة انتقال المعلومات (انظر الملاحظة 2). عندما نكتشف الضوء من مجرة تبعد 13 مليار سنة ضوئية ، هذا يعني أننا نرى المجرة كما كانت قبل 13 مليار سنة. إن البحث عن المجرات البعيدة أكثر من أي وقت مضى يعني النظر إلى المجرات في أوقات سابقة وأقدم في الكون.
استفادت ملاحظات SDF من حقيقة أن الضوء من المجرات البعيدة له طول موجي وشكل مميز. يعتقد علماء الفلك أن المجرات الأولى شكلت بسرعة نجومًا من الهيدروجين ، الشكل المهيمن للمادة في الكون. الضوء من هذه النجوم كان سيثير أي هيدروجين متبقٍ حولها إلى حالات طاقة أعلى وحتى تأينها. عندما يعود الهيدروجين المتحمس إلى حالات طاقة أقل ، فإنه يصدر الضوء عند عدة أطوال موجية مميزة. ومع ذلك ، فإن معظم هذا الضوء سيهرب من المجرة الصغيرة كخط انبعاث عند 122 نانومتر لأن الضوء "الأكثر ضبابية" مع أطوال موجية أقصر وطاقة أعلى يمكن أن تثير ذرات الهيدروجين الأخرى. بما أن الكون يتوسع ، كلما ابتعدت المجرة عنا ، كلما ابتعدت عنا. بسبب هذه الحركة ، يتحول الضوء من المجرات البعيدة إلى موجات دوبلر إلى أطوال موجية أطول أو حمراء ، ويتحول خط الانبعاث هذا "إلى انحراف أحمر" إلى طول موجي أطول يتميز بمسافة المجرة وتبدو المجرة نفسها أكثر احمرارًا. عندما ينتقل الضوء إلى المسافة الطويلة من أصله إلى الأرض ، يمكن امتصاص الضوء من جانب الطاقة الأعلى ، أو الجانب الأزرق من خط الانبعاث بواسطة الهيدروجين المحايد في الفضاء بين المجرات. يمنح هذا الامتصاص خط الانبعاث مظهرًا غير متماثل مميز. المظهر الأحمر العام وخط انبعاث قوي عند طول موجي معين مع شكل غير متماثل معين هو توقيع مجرة حديثة الولادة.
لاكتشاف أكثر المجرات البعيدة التي تمت ملاحظتها على الإطلاق ، طور فريق SDF مرشحًا خاصًا لا يمر إلا بالضوء مع نطاق الطول الموجي الضيق من 908 إلى 938 نانومتر. تتوافق هذه الأطوال الموجية مع خط انبعاث 122 نانومتر بعد السفر لمسافة 13 مليار سنة ضوئية. قام الفريق بتثبيت المرشح الخاص ، ومرشحين آخرين بأطوال موجية أقصر وأطول بين المرشح الخاص ، على كاميرا Supime-Cam من تلسكوب Subaru ، وكاميرا Subaru Prime Focus ، ونفذوا برنامج مراقبة مكثفًا من أبريل حتى مايو 2002. القدرة على تصوير منطقة من السماء كبيرة مثل البدر في تعريض واحد ، وهي قدرة فريدة بين الأجهزة على فئة من فئة 8 أمتار وتليسكوبات أكبر ، وهي مناسبة تمامًا لمسوحات الأجسام الباهتة للغاية على مناطق واسعة من السماء . من خلال مراقبة مساحة من السماء بحجم القمر لمدة تصل إلى 5.8 ساعة في كل مرشح ، تمكن الفريق من اكتشاف أكثر من 50000 جسم ، بما في ذلك العديد من المجرات الباهتة للغاية. من خلال اختيار المجرات التي كانت مشرقة فقط في المرشح الخاص والأحمر بشكل تفضيلي ، وجد الفريق 70 مرشحًا للمجرات في انزياح أحمر 6.6 (أو مسافة 13 مليار سنة ضوئية ؛ انظر الشكل 1).
في يونيو 2002 ، استخدم الفريق FOCAS ، وكاميرا Faint Object Camera و Spectrograph على تلسكوب Subaru ، لمراقبة 9 من بين 70 مرشحًا ، وأكد المظهر الأحمر بشكل عام وخط انبعاث مع عدم تناظر مميز في شيئين (انظر الشكل 2) ، وقررت أن انزياحاتها الحمراء هي 6.58 و 6.54. انبعث الضوء من هذه المجرات قبل 12.8 مليار سنة عندما كان عمر الكون 900 مليون سنة فقط. تم اكتشاف المجرة البعيدة التي تمت ملاحظتها سابقًا ، مع انزياح أحمر يبلغ 6.56 ، من خلال النظر إلى مجموعة كبيرة من المجرات التي يمكنها تضخيم الضوء من المجرات البعيدة مع تأثير عدسة الجاذبية. (انظر بياننا الصحفي الصادر في مايو 2002 ، http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) إن ملاحظات SDF هي المرة الأولى التي يتم فيها رصد مجرات متعددة على مسافة بعيدة كهذه ، وبدون بمساعدة عدسة الجاذبية. المجرة ذات الانزياح الأحمر 6.58 هي أبعد مسافة تمت ملاحظتها على الإطلاق.
يتوقع فريق SDF العثور على المزيد من المجرات البعيدة من خلال المراقبة المستمرة. قبل أن تتشكل النجوم والمجرات الأولى ، كان الكون في مرحلة يسميها علماء الفلك "العصور المظلمة للكون". يعد تحديد موعد انتهاء العصور المظلمة أحد أهم الأسئلة الفلكية في عصرنا. يأمل الأعضاء الأساسيون في الفريق ، Keiichi Kodaira من جامعة الدراسات العليا في اليابان ، و Nobunari Kashikawa من المرصد الفلكي الوطني في اليابان ، و Yoshiaki Taniguchi من جامعة Tohoku أن يتمكنوا من خلال الكشف عن عدد مهم إحصائيًا من المجرات البعيدة ، تميز المجرات التي بشرت بنهاية العصور المظلمة للكون.
المصدر الأصلي: بيان صحفي سوبارو
