Kredit gambar: Teleskop Subaru
Teleskop Subaru, yang berbasis di Jepang, telah mendeteksi galaksi paling jauh yang pernah tercatat sejauh 12,8 miliar tahun cahaya. Tim proyek Subaru Deep Field menemukan 70 kandidat objek yang jauh, dengan menggunakan filter khusus yang hanya memungkinkan cahaya dengan panjang gelombang yang sangat spesifik untuk dilewati - yang sesuai dengan objek yang berjarak sekitar 13 miliar tahun cahaya.
Teleskop Subaru telah menemukan galaksi yang berjarak 12,8 miliar tahun cahaya (pergeseran merah 6,58; lihat catatan 1), galaksi paling jauh yang pernah diamati. Penemuan ini adalah hasil pertama dari Subaru Deep Field Project, sebuah proyek penelitian dari Subaru Telescope dari National Astronomical Observatory Jepang yang mengoperasikan teleskop Subaru. Tim proyek Subaru Deep Field (SDF) menemukan sekitar 70 kandidat galaksi jauh dengan melampirkan filter khusus yang dirancang untuk mendeteksi galaksi sekitar 13 miliar tahun cahaya pada kamera dengan bidang pandang yang luas. Pengamatan tindak lanjut dengan spektograf menegaskan bahwa dua dari sembilan kandidat sebenarnya adalah galaksi yang jauh. Salah satunya adalah galaksi paling jauh yang pernah diamati. Penemuan ini menimbulkan harapan bahwa proyek tersebut akan dapat menemukan sejumlah besar galaksi jauh yang akan membantu mengungkap sejarah awal alam semesta dengan cara yang bermakna secara statistik.
Proyek SDF adalah proyek pengamatan dari Observatorium Astronomi Nasional Jepang yang dirancang untuk menunjukkan kemampuan teleskop Subaru dan untuk menyelesaikan pertanyaan mendasar astronomi yang sulit untuk diatasi melalui sistem alokasi waktu reguler Subaru. Sebagian besar program penelitian pada teleskop Subaru dipilih melalui proses alokasi waktu kompetitif yang disebut Penggunaan Terbuka, yang terbuka untuk semua astronom tetapi memungkinkan maksimum hanya tiga malam pengamatan setiap enam bulan. Dengan mengumpulkan bersama-sama mengamati malam yang disediakan untuk observatorium dan para astronom yang berkontribusi pada pembentukan Teleskop Subaru, sebuah proyek observatorium dapat menjawab pertanyaan yang membutuhkan sumber daya teleskop yang lebih besar daripada proposal penelitian pada umumnya. Tujuan utama proyek SDF adalah untuk mendeteksi sejumlah besar galaksi yang paling jauh yang dapat dideteksi dan untuk memahami sifat-sifat mereka dan dampaknya terhadap evolusi alam semesta. Kecepatan cahaya adalah batas mendasar seberapa cepat informasi dapat berjalan (lihat catatan 2). Ketika kita mendeteksi cahaya dari galaksi 13 miliar tahun cahaya, itu berarti kita melihat galaksi itu seperti 13 miliar tahun yang lalu. Mencari galaksi yang lebih jauh berarti melihat galaksi pada masa-masa awal dan sebelumnya di alam semesta.
Pengamatan SDF mengambil keuntungan dari fakta bahwa cahaya dari galaksi jauh memiliki karakteristik panjang gelombang dan bentuk. Para astronom berpikir bahwa galaksi paling awal dengan cepat membentuk bintang dari hidrogen, bentuk materi yang dominan di alam semesta. Cahaya dari bintang-bintang ini akan menggairahkan hidrogen yang tersisa di sekitar mereka ke tingkat energi yang lebih tinggi dan bahkan mengionisasi itu. Ketika hidrogen tereksitasi kembali ke keadaan energi lebih rendah, ia memancarkan cahaya pada beberapa panjang gelombang yang berbeda. Namun, sebagian besar cahaya ini akan lepas dari galaksi muda sebagai garis emisi pada 122 nanometer karena cahaya "biru" dengan panjang gelombang lebih pendek dan energi yang lebih tinggi dapat membangkitkan kembali atom hidrogen lainnya. Karena alam semesta mengembang, semakin jauh galaksi dari kita, semakin cepat ia menjauh dari kita. Karena gerakan ini, cahaya dari galaksi jauh doppler bergeser ke panjang gelombang yang lebih panjang, dan merah, dan garis emisi ini "redshifted" ke panjang gelombang yang lebih panjang yang merupakan karakteristik jarak galaksi dan galaksi itu sendiri tampak lebih merah. Saat cahaya bergerak jauh dari asalnya ke Bumi, cahaya di sisi energi yang lebih tinggi, atau sisi biru dari garis emisi, dapat diserap oleh hidrogen netral di ruang intergalaksi. Penyerapan ini memberikan garis emisi tampilan asimetris yang khas. Penampilan merah keseluruhan dan garis emisi yang kuat pada panjang gelombang tertentu dengan bentuk asimetris tertentu adalah tanda tangan dari galaksi yang baru lahir yang jauh.
Untuk mendeteksi galaksi paling jauh yang pernah diamati, tim SDF mengembangkan filter khusus yang hanya melewati cahaya dengan kisaran panjang gelombang sempit 908 hingga 938 nanometer. Panjang gelombang ini sesuai dengan garis emisi 122 nanometer setelah menempuh jarak 13 miliar tahun cahaya. Tim memasang filter khusus, dan dua filter lain pada panjang gelombang yang lebih pendek dan lebih panjang mengurung filter khusus, pada Suprime-Cam teleskop Subaru, Subaru Prime Focus Camera, dan melakukan program pengamatan yang luas mulai April hingga Mei 2002. Suprime-Cam memiliki kemampuan pencitraan area langit sebesar bulan purnama dalam satu eksposur, kemampuan unik di antara instrumen pada kelas 8-m dan teleskop yang lebih besar, dan sangat cocok untuk survei benda yang sangat redup di area langit yang luas. . Dengan mengamati area langit ukuran bulan hingga 5,8 jam di setiap filter, tim mampu mendeteksi lebih dari 50.000 objek, termasuk banyak galaksi yang sangat redup. Dengan memilih galaksi yang cerah hanya di filter khusus dan istimewa merah, tim menemukan 70 kandidat galaksi pada pergeseran merah 6,6 (atau jarak 13 miliar tahun cahaya; lihat gambar 1).
Pada Juni 2002, tim menggunakan FOCAS, Faint Object Camera dan Spectrograph pada teleskop Subaru, untuk mengamati 9 dari 70 kandidat, dan mengkonfirmasi penampakan yang umumnya merah dan garis emisi dengan asimetri khas pada 2 objek (lihat gambar 2), dan menetapkan bahwa pergeseran merah mereka adalah 6.58 dan 6.54. Cahaya dari galaksi-galaksi ini dipancarkan 12,8 miliar tahun lalu ketika alam semesta baru berusia 900 juta tahun. Galaksi paling jauh yang sebelumnya diamati, dengan pergeseran merah 6,56, ditemukan dengan melihat sekelompok besar galaksi yang dapat memperkuat cahaya dari galaksi yang lebih jauh dengan efek pelensaan gravitasi. (Lihat siaran pers kami dari Mei 2002, http://www.naoj.org/Latestnews/200205/UH/index.html.) Pengamatan SDF adalah yang pertama kali beberapa galaksi pada jarak yang begitu jauh telah diamati, dan tanpa bantuan lensa gravitasi. Galaksi dengan pergeseran merah 6,58 adalah galaksi paling jauh yang pernah diamati.
Tim SDF berharap untuk menemukan banyak galaksi yang lebih jauh melalui pengamatan lanjutan. Sebelum bintang-bintang dan galaksi-galaksi pertama terbentuk, alam semesta berada pada tahap yang disebut para Astronom sebagai "zaman kegelapan alam semesta". Menentukan kapan zaman kegelapan berakhir adalah salah satu pertanyaan astronomi paling penting di zaman kita. Anggota inti tim, Keiichi Kodaira dari Graduate University of Advanced Studies di Jepang, Nobunari Kashikawa dari National Astronomical Observatory Jepang, dan Yoshiaki Taniguchi dari Tohoku University berharap bahwa dengan mendeteksi sejumlah galaksi jauh yang signifikan secara statistik, mereka dapat mulai mencirikan galaksi yang menandai akhir zaman kegelapan alam semesta.
Sumber Asli: Rilis Berita Subaru
