กลุ่มของกาแลคซีที่ค้นพบใหม่โดยเทคนิค Lyman-break เครดิตรูปภาพ: ดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ คลิกเพื่อดูภาพขยาย
ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติทำการสำรวจรายละเอียดมากที่สุดหนึ่งของกาแลคซีไกลโพ้น กาแลคซีเหล่านี้อยู่ไกลมากเราเห็นพวกมันขณะที่พวกเขามองดูว่าจักรวาลมีอายุน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของอายุปัจจุบัน หนึ่งในความประหลาดใจที่ยิ่งใหญ่ของการสำรวจครั้งนี้; อย่างไรก็ตามกาแลคซีวัยเยาว์เหล่านี้ตรงกับโครงสร้างที่เราเห็นในจักรวาลปัจจุบันมากแค่ไหน ซึ่งหมายความว่ากาแลคซีอาจมีวิวัฒนาการผ่านการชนและการควบรวมที่เร็วกว่าที่เคยเชื่อมามาก
ทีมนักดาราศาสตร์จากฝรั่งเศสสหรัฐอเมริกาญี่ปุ่นและเกาหลีนำโดยเดนิสเบอร์กาเรลล่าเพิ่งค้นพบกาแลคซีแห่งใหม่ในต้นจักรวาล พวกมันถูกตรวจจับเป็นครั้งแรกทั้งในช่วงใกล้ UV และในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดไกล การค้นพบของพวกเขาจะถูกรายงานใน Astronomy & Astrophysics การค้นพบนี้เป็นขั้นตอนใหม่ในการทำความเข้าใจว่ากาแลคซีวิวัฒนาการอย่างไร
นักดาราศาสตร์ Denis Burgarella (Observatoire Astronomique Marseille Provence, Laboratoire d'Astrophysique de Marseille, ฝรั่งเศส) และเพื่อนร่วมงานของเขาจากฝรั่งเศสสหรัฐอเมริกาญี่ปุ่นและเกาหลีเพิ่งประกาศการค้นพบกาแลคซีใหม่ในเอกภพยุคแรกทั้งคู่เป็นครั้งแรก ในใกล้ UV และในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดไกล การค้นพบนี้นำไปสู่การตรวจสอบอย่างละเอียดเป็นครั้งแรกของกาแลคซียุคแรก การค้นพบนี้จะถูกรายงานใน Astronomy & Astrophysics
ความรู้เกี่ยวกับกาแลคซียุคแรกทำให้ความก้าวหน้าครั้งสำคัญในรอบสิบปี ตั้งแต่ปลายปี 1995 นักดาราศาสตร์ใช้เทคนิคใหม่ที่รู้จักกันในชื่อ“ เทคนิคการทำลายลายแมน - ลายแมน” เทคนิคนี้ช่วยให้ตรวจจับกาแลคซีที่ห่างไกลได้มาก พวกมันถูกมองว่าเป็นเหมือนตอนที่เอกภพอายุน้อยกว่ามากดังนั้นจึงให้เงื่อนงำว่ากาแลคซีก่อตัวและวิวัฒนาการอย่างไร เทคนิค Lyman-break ได้ย้ายแนวหน้าของกาแลคซีสำรวจไกลออกไปไกลถึง redshift z = 6-7 (นั่นคือประมาณ 5% ของอายุปัจจุบันของจักรวาล) ในทางดาราศาสตร์ Redshift หมายถึงการเปลี่ยนแปลงของคลื่นแสงจากกาแลคซีที่เคลื่อนที่ออกจากโลก คลื่นแสงถูกเลื่อนไปทางความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นนั่นคือไปทางปลายสีแดงของสเปกตรัม ยิ่ง Redshift ของกาแลคซีสูงเท่าไหร่ก็ยิ่งห่างจากเรามากเท่านั้น
เทคนิค Lyman-break ขึ้นอยู่กับลักษณะ“ การหายตัวไป” ของกาแลคซีไกลโพ้นที่พบในช่วงความยาวคลื่นยูวีไกล เมื่อแสงจากกาแลคซีไกลโพ้นถูกดูดกลืนโดยไฮโดรเจนเกือบทั้งหมดที่ 0.912 นาโนเมตร (เนื่องจากสายการดูดซับของไฮโดรเจนซึ่งนักฟิสิกส์ค้นพบโดยธีโอดอร์ไลแมน) กาแลคซี "หายไป" ในตัวกรองรังสีอัลตราไวโอเลต รูปที่ 2 แสดงให้เห็นถึง "การหายตัวไป" ของกาแลคซีในตัวกรองรังสียูวี ความไม่ต่อเนื่องของลายแมนควรเกิดขึ้นในทางทฤษฎีที่ 0.912 นาโนเมตร โฟตอนที่ความยาวคลื่นสั้นลงจะถูกดูดกลืนโดยไฮโดรเจนรอบ ๆ ดาวฤกษ์หรือภายในกาแลคซีที่สำรวจ สำหรับกาแลคซีที่มี Redshift สูงความไม่ต่อเนื่องของลายแมนคือการเปลี่ยนสีแดงเพื่อให้เกิดความยาวคลื่นที่ยาวขึ้นและสามารถสังเกตได้จากโลก จากการสำรวจภาคพื้นดินในปัจจุบันนักดาราศาสตร์สามารถตรวจจับกาแลคซีด้วยช่วง redshift z ~ 3 ถึง z ~ 6 อย่างไรก็ตามเมื่อตรวจพบแล้วก็ยังคงเป็นเรื่องยากมากที่จะได้รับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับกาแลคซีเหล่านี้เพราะพวกมันสลัวมาก
นับเป็นครั้งแรกที่เดนิสเบอร์กาเรลล่าและทีมของเขาสามารถตรวจจับกาแลคซีที่ห่างไกลได้น้อยลงด้วยเทคนิค Lyman-break ทีมรวบรวมข้อมูลจากแหล่งกำเนิดต่าง ๆ : ข้อมูล UV จากดาวเทียม NASA GALEX ข้อมูลอินฟราเรดจากดาวเทียม SPITZER และข้อมูลในช่วงที่มองเห็นได้ที่กล้องโทรทรรศน์ ESO จากข้อมูลเหล่านี้พวกเขาเลือกกาแลคซีประมาณ 300 แห่งที่แสดงการหายตัวไปของรังสียูวี กาแลคซีเหล่านี้มีการเปลี่ยนใหม่ระหว่าง 0.9 ถึง 1.3 นั่นคือพวกมันถูกสังเกตการณ์ในช่วงเวลาที่จักรวาลมีน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของอายุปัจจุบัน นี่เป็นครั้งแรกที่พบ Lyman Break Galaxies ขนาดใหญ่ที่ z ~ 1 เนื่องจากกาแลคซีเหล่านี้อยู่ไกลน้อยกว่าตัวอย่างที่สังเกตจนถึงปัจจุบันพวกมันยังสว่างและง่ายต่อการศึกษาในทุกช่วงความยาวคลื่นดังนั้นจึงสามารถทำการวิเคราะห์เชิงลึกจากรังสียูวีถึงอินฟราเรดได้
การสำรวจกาแลคซีไกลโพ้นก่อนหน้านี้ได้นำไปสู่การค้นพบกาแลคซีสองชั้นซึ่งหนึ่งในนั้นรวมถึงกาแลคซีที่เปล่งแสงในช่วงใกล้ UV และช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ กาแลคซีอีกประเภทหนึ่งปล่อยแสงในช่วงอินฟราเรด (IR) และช่วงมิลลิเมตร ไม่พบกาแลคซี UV ในช่วงอินฟราเรดในขณะที่กาแลคซี IR ไม่ได้ถูกตรวจพบใน UV ดังนั้นจึงเป็นการยากที่จะอธิบายว่ากาแลคซีดังกล่าวสามารถพัฒนาเป็นกาแลคซีในยุคปัจจุบันที่เปล่งแสงทุกช่วงความยาวคลื่นได้อย่างไร จากการทำงานของพวกเขา Denis Burgarella และเพื่อนร่วมงานของเขาได้ก้าวไปสู่การแก้ไขปัญหานี้ เมื่อสำรวจตัวอย่างกาแลคซี z ~ 1 ใหม่พวกเขาพบว่าประมาณ 40% ของกาแลคซีเหล่านี้เปล่งแสงในช่วงอินฟราเรดเช่นกัน นี่เป็นครั้งแรกที่มีการตรวจพบกาแลคซีจำนวนมากอย่างมีนัยสำคัญทั้งในช่วงความยาวคลื่น UV และ IR ซึ่งจะรวมคุณสมบัติของทั้งสองชนิดหลัก
จากการสำรวจตัวอย่างนี้ทีมได้สรุปข้อมูลต่าง ๆ เกี่ยวกับกาแลคซีเหล่านี้ การรวมการตรวจวัดรังสียูวีและอินฟราเรดเข้าด้วยกันทำให้สามารถกำหนดอัตราการก่อตัวของดาวฤกษ์ในกาแลคซีไกลโพ้นเหล่านี้เป็นครั้งแรก ดาวก่อตัวขึ้นอย่างแข็งขันในอัตราไม่กี่ร้อยถึงหนึ่งพันดาวต่อปี (ปัจจุบันมีดาวเพียงไม่กี่ดวงในกาแล็กซี่ของเราในแต่ละปี) ทีมยังศึกษาสัณฐานวิทยาของพวกเขาและแสดงให้เห็นว่าส่วนใหญ่เป็นกาแลคซีกังหัน ถึงตอนนี้กาแลคซีที่อยู่ห่างไกลเชื่อกันว่าส่วนใหญ่มีปฏิสัมพันธ์กับกาแลคซีด้วยรูปร่างที่ผิดปกติและซับซ้อน เดนิสเบอร์กาเรลล่าและเพื่อนร่วมงานของเขาได้แสดงให้เห็นว่ากาแลคซีในตัวอย่างของพวกเขาเห็นว่าเมื่อจักรวาลมีประมาณ 40% ของอายุปัจจุบันมีรูปร่างปกติคล้ายกับกาแลคซีในยุคปัจจุบันเช่นเรา พวกเขานำองค์ประกอบใหม่มาสู่ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิวัฒนาการของกาแลคซี
แหล่งต้นฉบับ: ข่าวดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์
