Мы все время от времени задаем себе большие вопросы: "Насколько велика Вселенная?" или "Как и когда образовались галактики?". Астрономы очень серьезно относятся к этим вопросам и используют фантастические инструменты, расширяющие границы технологий, чтобы попытаться ответить на них. Профессором Нобунари Касикава с факультета астрономии Токийского университета движет его любопытство к истории галактик. В частности, он искал самую далекую из них, которую мы могли наблюдать, чтобы узнать, как и когда она появилась.
Группа астрономов использовала телескоп Keck I для измерения расстояния до древней галактики. Они пришли к выводу, что целевая галактика GN-z11 не только самая старая, но и самая далекая из известных. Она расположена на столько далеко, что определяет саму границу наблюдаемой Вселенной. Команда надеется, что это исследование может пролить свет на период космологической истории, когда Вселенной было всего несколько сотен миллионов лет.
Согласно предыдущим исследованиям, галактика GN-z11 кажется самой далекой от нас обнаруживаемой галактикой, на расстоянии 13,4 миллиарда световых лет или 134 нониллиона километров (это 134 с 30 нулями). Но измерить и проверить такое расстояние — непростая задача.
Кашикава и его команда измерили так называемое красное смещение GN-z11; это относится к тому, как свет распространяется, становится краснее, чем дальше он проходит. Определенные химические сигнатуры, называемые эмиссионными линиями, запечатлевают четкие узоры в свете далеких объектов. Измеряя, насколько растянуты эти контрольные сигнатуры, астрономы могут сделать вывод, как далеко должен пройти свет, тем самым выдав расстояние до целевой галактики.
Ученые специально рассмотрели ультрафиолетовый свет, поскольку это область электромагнитного спектра, в которой мы ожидали обнаружить химические сигнатуры с красным смещением. Космический телескоп Hubble несколько раз обнаружил сигнатуру в спектре GN-z11. Однако даже Hubble не может считать линии ультрафиолетового излучения в той степени, в которой исследователи нуждались. Поэтому было принято решение обратиться к более современному наземному спектрографу, инструменту для измерения эмиссионных линий, названному MOSFIRE, который установлен на телескопе Keck I на Гавайях.
MOSFIRE детально зафиксировал линии излучения GN-z11, что позволило команде сделать гораздо более точную оценку расстояния до него, чем это было возможно на основе предыдущих данных. При работе с расстояниями в этих масштабах неразумно использовать наши знакомые единицы километров или даже кратные им; вместо этого астрономы используют значение, известное как число красного смещения, обозначаемое z. Кашикава и его команда повысили точность значения z галактики в 100 раз. Если последующие наблюдения подтвердят это, астрономы могут с уверенностью сказать, что GN-z11 — самая дальняя галактика, когда-либо обнаруженная во Вселенной.