Vi har alla ställt oss de stora frågorna ibland: ”Hur stort är universum?” eller ”Hur och när bildades galaxerna?”. Astronomer tar dessa frågor på stort allvar och använder fantastiska verktyg som tänjer på teknikens gränser för att försöka besvara dem. Professor Nobunari Kashikawa från avdelningen för astronomi vid Tokyos universitet drivs av sin nyfikenhet på galaxer. I synnerhet sökte han efter den mest avlägsna som vi kan observera för att ta reda på hur och när den uppstod.
”Enligt tidigare studier verkar galaxen GN-z11 vara den galax som kan upptäckas längst bort från oss, på 13,4 miljarder ljusår, eller 134 nonmiljoner kilometer (det är 134 följt av 30 nollor)”, säger Kashikawa. ”Men att mäta och verifiera ett sådant avstånd är ingen lätt uppgift.”
Kashikawa och hans team mätte det som kallas GN-z11:s rödförskjutning; detta hänvisar till hur ljuset sträcker ut sig, blir rödare, ju längre bort det färdas. Vissa kemiska signaturer, så kallade emissionslinjer, präglar tydliga mönster i ljuset från avlägsna objekt. Genom att mäta hur utsträckta dessa signaturer är kan astronomer härleda hur långt ljuset måste ha färdats, vilket avslöjar avståndet till målgalaxen.
”Vi tittade särskilt på ultraviolett ljus, eftersom det är det område av det elektromagnetiska spektrumet som vi förväntade oss att hitta de rödförskjutna kemiska signaturerna”, säger Kashikawa. ”Hubble Space Telescope upptäckte signaturen flera gånger i GN-z11:s spektrum. Men inte ens Hubble kan lösa upp ultravioletta emissionslinjer i den grad som vi behövde. Så vi vände oss till en mer uppdaterad markbaserad spektrograf, ett instrument för att mäta emissionslinjer, kallat MOSFIRE, som är monterat på Keck I-teleskopet på Hawaii.”
MOSFIRE fångade emissionslinjerna från GN-z11 i detalj, vilket gjorde det möjligt för teamet att göra en mycket bättre uppskattning av avståndet till GN-z11 än vad som var möjligt med hjälp av tidigare data. När man arbetar med avstånd i dessa skalor är det inte vettigt att använda våra välbekanta enheter kilometer eller ens multiplar av dem; i stället använder astronomerna ett värde som kallas rödförskjutningstal och som betecknas med z. Kashikawa och hans team förbättrade noggrannheten för galaxens z-värde med en faktor 100. Om senare observationer kan bekräfta detta kan astronomerna med säkerhet säga att GN-z11 är den mest avlägsna galax som någonsin upptäckts i universum.