Crédito de imagem: Telescópio Subaru
O telescópio Subaru, baseado no Japão, detectou a galáxia mais distante já registrada a 12,8 bilhões de anos-luz de distância. A equipe do projeto Subaru Deep Field descobriu 70 objetos candidatos distantes, usando um filtro especial que apenas permite a passagem de luz de comprimento de onda muito específico - um que corresponde a objetos que estão a aproximadamente 13 bilhões de anos-luz de distância.
O telescópio Subaru encontrou uma galáxia a 12,8 bilhões de anos-luz de distância (um desvio para o vermelho de 6,58; veja nota 1), a galáxia mais distante já observada. Essa descoberta é o primeiro resultado do Projeto Subaru Deep Field, um projeto de pesquisa do Telescópio Subaru do Observatório Astronômico Nacional do Japão que opera o telescópio Subaru. A equipe do projeto Subaru Deep Field (SDF) encontrou aproximadamente 70 candidatos a galáxias distantes, anexando um filtro especial projetado para detectar galáxias a cerca de 13 bilhões de anos-luz de distância em uma câmera com um amplo campo de visão. As observações de acompanhamento com um espectrógrafo confirmaram que dois em nove dos candidatos são de fato galáxias distantes. Uma delas é a galáxia mais distante já observada. Essa descoberta aumenta a expectativa de que o projeto seja capaz de encontrar um grande número de galáxias distantes que ajudarão a desvendar o início da história do universo de maneira estatisticamente significativa.
O projeto SDF é um projeto de observatório do Observatório Astronômico Nacional do Japão, projetado para mostrar as habilidades do telescópio Subaru e resolver questões astronômicas fundamentais que são difíceis de resolver através do sistema regular de alocação de tempo da Subaru. A maioria dos programas de pesquisa no telescópio Subaru é selecionada através de um processo competitivo de alocação de tempo chamado Open Use, aberto a todos os astrônomos, mas que permite no máximo apenas três noites de observação a cada seis meses. Ao reunir as noites de observação reservadas ao observatório e aos astrônomos que contribuíram para o estabelecimento do Telescópio Subaru, um projeto do observatório pode abordar questões que exigem maiores recursos do telescópio do que a proposta de pesquisa típica. O principal objetivo do projeto SDF é detectar um grande número das galáxias mais distantes detectáveis e entender suas propriedades e seu impacto na evolução do universo. A velocidade da luz é o limite fundamental para a rapidez com que as informações podem viajar (consulte a nota 2). Quando detectamos luz de uma galáxia a 13 bilhões de anos-luz de distância, isso significa que estamos vendo a galáxia como 13 bilhões de anos atrás. Procurar galáxias cada vez mais distantes significa olhar para galáxias em épocas anteriores e anteriores do universo.
As observações do SDF aproveitaram o fato de que a luz de galáxias distantes tem um comprimento e forma de onda característicos. Os astrônomos pensam que as primeiras galáxias formaram estrelas rapidamente a partir do hidrogênio, a forma dominante de matéria no universo. A luz dessas estrelas teria excitado qualquer hidrogênio restante ao seu redor para estados de energia mais altos e até ionizado. Quando o hidrogênio excitado retorna aos estados de energia mais baixa, ele emite luz em vários comprimentos de onda distintos. No entanto, a maior parte dessa luz escaparia da jovem galáxia como uma linha de emissão a 122 nanômetros, porque uma luz mais azul com comprimentos de onda mais curtos e energia mais alta pode re-excitar outros átomos de hidrogênio. Como o universo está se expandindo, quanto mais distante uma galáxia está de nós, mais rápido ela se afasta de nós. Devido a esse movimento, a luz de galáxias distantes é deslocada para doppler para comprimentos de onda mais longos ou mais vermelhos, e essa linha de emissão é "redshift" para um comprimento de onda mais longo, característico da distância da galáxia e a própria galáxia parece mais vermelha. À medida que a luz percorre a longa distância de sua origem à Terra, a luz no lado de energia mais alto, ou no lado azul da linha de emissão, pode ser absorvida pelo hidrogênio neutro no espaço intergalático. Essa absorção confere à linha de emissão uma aparência assimétrica distinta. Uma aparência vermelha geral e uma forte linha de emissão em um comprimento de onda específico com uma forma assimétrica específica é a assinatura de uma galáxia recém-nascida distante.
Para detectar as galáxias mais distantes já observadas, a equipe da SDF desenvolveu um filtro especial que só passa luz com a faixa estreita de comprimento de onda de 908 a 938 nanômetros. Esses comprimentos de onda correspondem à linha de emissão de 122 nanômetros após percorrer uma distância de 13 bilhões de anos-luz. A equipe instalou o filtro especial e dois outros filtros com comprimentos de onda cada vez mais curtos e bracketing no filtro especial, no Suprime-Cam do telescópio Subaru, na Subaru Prime Focus Camera, e realizou um extenso programa de observação de abril a maio de 2002. O Suprime-Cam a capacidade de criar imagens de uma área do céu tão grande quanto a lua cheia em uma exposição, uma capacidade única entre instrumentos em telescópios de 8 m e maiores e é extremamente adequada para pesquisas de objetos muito fracos em grandes áreas do céu . Ao observar uma área do céu do tamanho da lua por até 5,8 horas em cada filtro, a equipe conseguiu detectar mais de 50.000 objetos, incluindo muitas galáxias extremamente fracas. Ao selecionar galáxias que eram brilhantes apenas no filtro especial e preferencialmente vermelhas, a equipe encontrou 70 candidatos a galáxias com um desvio para o vermelho de 6,6 (ou uma distância de 13 bilhões de anos-luz; veja a figura 1).
Em junho de 2002, a equipe usou o FOCAS, o Faint Object Camera and Spectrograph no telescópio Subaru, para observar 9 dos 70 candidatos, e confirmou a aparência geralmente vermelha e uma linha de emissão com uma assimetria distinta em 2 objetos (veja a figura 2), e determinou que seus desvios para o vermelho são 6,58 e 6,54. A luz dessas galáxias foi emitida 12,8 bilhões de anos atrás, quando o universo tinha apenas 900 milhões de anos. A galáxia mais distante observada anteriormente, com um desvio para o vermelho de 6,56, foi descoberta observando um grande aglomerado de galáxias que pode amplificar a luz de galáxias mais distantes com um efeito de lente gravitacional. (Veja nosso comunicado de imprensa de maio de 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) As observações do SDF são a primeira vez que várias galáxias a uma distância tão grande foram observadas e sem a ajuda das lentes gravitacionais. A galáxia com desvio para o vermelho de 6,58 é a galáxia mais distante já observada.
A equipe do SDF espera encontrar muitas galáxias mais distantes através de observações contínuas. Antes da formação das primeiras estrelas e galáxias, o universo estava em um estágio que os astrônomos chamam de "a idade das trevas do universo". Determinar quando a idade das trevas terminou é uma das questões astronômicas mais importantes do nosso tempo. Os membros principais da equipe, Keiichi Kodaira, da Universidade de Pós-Graduação em Estudos Avançados do Japão, Nobunari Kashikawa, do Observatório Astronômico Nacional do Japão, e Yoshiaki Taniguchi, da Universidade de Tohoku, esperam que, detectando um número estatisticamente significativo de galáxias distantes, eles possam começar a caracterizar as galáxias que anunciaram o fim da idade das trevas do universo.
Fonte Original: Subaru News Release
