บทความนี้เป็นการโพสต์ของแขกโดย Anna Ho ซึ่งกำลังทำการวิจัยเกี่ยวกับดวงดาวในทางช้างเผือกผ่านทุนฟูลไบรท์หนึ่งปีที่สถาบัน Max Planck for Astronomy (MPIA) ในไฮเดลเบิร์กประเทศเยอรมนี
ในทางช้างเผือกมีดาวเกิดใหม่เฉลี่ยเจ็ดดวงทุกปี ในกาแลคซี GN20 ที่ห่างไกลมีดาวฤกษ์ใหม่เกิดขึ้นเฉลี่ย 1,850 ดวงทุกปี “ อย่างไร” คุณอาจถามไม่พอใจในนามของบ้านกาแลคซีของเรา“ GN20 จัดการดาวฤกษ์ใหม่ 1,850 ดวงในเวลาที่ต้องใช้ทางช้างเผือกเพื่อดึงมันออกมาหรือไม่”
เพื่อที่จะตอบคำถามนี้เราจะพิจารณารายละเอียดเกี่ยวกับเรือนเพาะชำดาวใน GN20 อย่างละเอียดและดูรายละเอียดเกี่ยวกับสถานรับเลี้ยงเด็กตัวเอกในทางช้างเผือกและดูว่าอะไรทำให้อดีตมีประสิทธิภาพมากกว่าหลัง
แต่ GN20 อยู่ไกลเกินไปสำหรับรายละเอียด
กาแล็กซีนี้อยู่ไกลมากจนแสงใช้เวลาสิบสองพันล้านปีในการเข้าถึงกล้องโทรทรรศน์ของเรา สำหรับการอ้างอิงโลกนั้นมีอายุเพียง 4.5 พันล้านปีเท่านั้นและคิดว่าเอกภพมีอายุประมาณ 14 พันล้านปี เนื่องจากแสงต้องใช้เวลาในการเดินทางการมองออกไปทั่วอวกาศหมายถึงการมองข้ามเมื่อเวลาผ่านไป GN20 จึงไม่เพียง แต่อยู่ไกล แต่ยังเป็นกาแลคซีที่เก่าแก่มาก และจนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้วิสัยทัศน์ของนักดาราศาสตร์เกี่ยวกับกาแลคซีโบราณที่อยู่ห่างไกลเหล่านี้ก็พร่ามัว
พิจารณาสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อคุณพยายามโหลดวิดีโอด้วยการเชื่อมต่ออินเทอร์เน็ตที่ช้าหรือเมื่อคุณดาวน์โหลดรูปภาพความละเอียดต่ำแล้วยืดออก ภาพเป็นพิกเซล สิ่งที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นใบหน้าของบุคคลนั้นกลายเป็นสี่เหลี่ยมสองสามอัน: สี่เหลี่ยมสีน้ำตาลสองคู่สำหรับผมสองสามสี่เหลี่ยมสีชมพูสำหรับใบหน้า ภาพความละเอียดต่ำทำให้มองไม่เห็นรายละเอียด: ดวงตาจมูกการแสดงออกทางสีหน้า
ใบหน้ามีรายละเอียดมากมายและกาแล็กซี่มีสถานรับเลี้ยงเด็กที่หลากหลาย แต่การแก้ไขที่ไม่ดีนั้นเป็นผลมาจากความจริงที่ว่ากาแลคซีโบราณอย่าง GN20 นั้นแยกออกจากกล้องโทรทรรศน์ของเราด้วยระยะทางในอวกาศอันกว้างใหญ่ได้บังคับให้นักดาราศาสตร์เบลอข้อมูลที่มีอยู่ทั้งหมดนี้ให้เป็นจุดเดียว
สถานการณ์แตกต่างอย่างสิ้นเชิงกับที่นี่ที่บ้านในทางช้างเผือก นักดาราศาสตร์สามารถมองลึกเข้าไปในเรือนเพาะชำที่เป็นตัวเอกและเห็นการเกิดของตัวเอกในรายละเอียดที่น่าทึ่ง ในปี 2549 กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลถ่ายภาพแอ็คชั่นโดยละเอียดอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อนในการกำเนิดดวงดาวที่ใจกลาง Orion Nebula หนึ่งในสถานรับเลี้ยงเด็กดาวฤกษ์ที่โด่งดังที่สุดของทางช้างเผือก:
ในภาพนี้มีดาวมากกว่า 3,000 ดวงจุดที่ส่องแสงเป็นดาวแรกเกิดที่เพิ่งเกิดจากรังไหม รังไหมดาวฤกษ์ทำมาจากแก๊สรังไหมเหล่านี้นับพันอยู่ในเรือนเพาะชำขนาดมหึมาซึ่งเต็มไปด้วยก๊าซและฝุ่นละออง ภาคกลางของภาพฮับเบิลนั้นถูกปกคลุมด้วยสิ่งที่ดูเหมือนฟองสบู่นั้นใสและสว่างไสวเพราะดาวมวลสูงภายในเป่าฝุ่นและก๊าซที่พวกมันก่อขึ้นมา สถานรับเลี้ยงเด็กใหญ่แห่งหนึ่งกระจัดกระจายไปทั่วทางช้างเผือกและนักดาราศาสตร์ก็ประสบความสำเร็จอย่างมากในการค้นพบพวกมันเพื่อทำความเข้าใจว่าดาวฤกษ์เกิดขึ้นได้อย่างไร
การสังเกตสถานรับเลี้ยงเด็กทั้งที่นี่ที่บ้านและในกาแลคซีที่อยู่ใกล้เคียงทำให้นักดาราศาสตร์สามารถก้าวกระโดดครั้งใหญ่ในการทำความเข้าใจการเกิดของดาวฤกษ์โดยทั่วไปและโดยเฉพาะอย่างยิ่งสิ่งที่ทำให้สถานรับเลี้ยงเด็กหนึ่งแห่ง คำตอบน่าจะเป็น: มีก๊าซเท่าไหร่ในภูมิภาคหนึ่ง ๆ อัตราการเกิดดาวเร็วขึ้น ความสัมพันธ์ระหว่างความหนาแน่นของก๊าซและอัตราการเกิดของดาวฤกษ์นี้เรียกว่ากฎหมาย Kennicutt-Schmidt ในปี 1959 นักดาราศาสตร์ชาวเนเธอร์แลนด์ Maarten Schmidt ได้ตั้งคำถามว่าการเพิ่มความหนาแน่นของก๊าซมีผลต่อการเกิดของดาวฤกษ์อย่างไรและสี่สิบปีต่อมาในภาพประกอบที่ว่าบทสนทนาทางวิทยาศาสตร์สามารถขยายระยะเวลาหลายสิบปีได้อย่างไร Robert Kennicutt .
การทำความเข้าใจกฎหมาย Kennicutt-Schmidt มีความสำคัญต่อการพิจารณาว่าดาวก่อตัวอย่างไรและวิวัฒนาการของกาแลคซีได้อย่างไร คำถามพื้นฐานหนึ่งคือว่ามีกฎหนึ่งข้อที่ควบคุมกาแลคซีทั้งหมดหรือว่ามีกฎหนึ่งข้อที่ควบคุมกาแลคซีของเราหรือไม่ แต่กฎที่แตกต่างก็ควบคุมกาแลคซีไกลโพ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งครอบครัวกาแลคซีที่ห่างไกลที่รู้จักกันในชื่อ“ กาแลคซี Starburst” ดูเหมือนว่าจะมีสถานรับเลี้ยงเด็กที่มีประสิทธิภาพโดยเฉพาะ การผ่าโรงงานดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไปเหล่านี้ที่มีประสิทธิภาพสูงจะหมายถึงการตรวจสอบกาแลคซีตามที่เคยเป็นกลับมาใกล้จุดเริ่มต้นของจักรวาล
ป้อน GN20 GN20 เป็นหนึ่งในกาแลคซี Starburst ที่สว่างที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุด ก่อนหน้านี้เป็นจุดพิกเซลในภาพของนักดาราศาสตร์ GN20 ได้กลายเป็นตัวอย่างของการเปลี่ยนแปลงในความสามารถทางเทคโนโลยี
ในเดือนธันวาคม 2014 ทีมนักดาราศาสตร์ระหว่างประเทศนำโดยดร. Jacqueline Hodge แห่งหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติในสหรัฐอเมริกาและประกอบด้วยนักดาราศาสตร์จากเยอรมนีสหราชอาณาจักรฝรั่งเศสและออสเตรียสามารถสร้างภาพที่มีรายละเอียดอย่างไม่เคยปรากฏมาก่อน สถานรับเลี้ยงเด็กดาวใน GN20 ผลลัพธ์ของพวกเขาถูกเผยแพร่เมื่อต้นปีนี้
กุญแจสำคัญคือเทคนิคที่เรียกว่า interferometry: การสังเกตวัตถุหนึ่งชิ้นด้วยกล้องโทรทรรศน์จำนวนมากและการรวมข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ทั้งหมดเพื่อสร้างภาพที่มีรายละเอียดหนึ่งภาพ ทีมของดร. ฮ็อดจ์ใช้อินเตอร์เฟอเรเตอร์ที่มีความซับซ้อนมากที่สุดในโลก: คาร์ลจี. แจนสกี้อาเรย์ขนาดใหญ่ (VLA) ในทะเลทรายนิวเม็กซิโก ระดับในเทือกเขาแอลป์ฝรั่งเศส
ด้วยข้อมูลจากเครื่องวัดเหล่านี้รวมถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลพวกเขาเปลี่ยนสิ่งที่เคยเป็นจุดหนึ่งเป็นภาพคอมโพสิตต่อไปนี้:
นี่เป็นภาพสีผิดเพี้ยนและแต่ละสีหมายถึงองค์ประกอบที่แตกต่างของกาแลคซี สีฟ้าคือแสงอุลตร้าไวโอเล็ตซึ่งถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล สีเขียวคือก๊าซโมเลกุลเย็นที่ถ่ายโดย VLA และสีแดงคือฝุ่นอุ่นอุ่นโดยการก่อตัวดาวฤกษ์มันถูกปกคลุมไปด้วยตรวจพบโดย PdBI
การแยกพิกเซลหนึ่งออกเป็นหลาย ๆ ภาพทำให้ทีมสามารถระบุได้ว่าเรือนเพาะชำในกาแลคซี starburst อย่าง GN20 นั้นแตกต่างจากในกาแลคซี "ปกติ" เช่นทางช้างเผือก ด้วยปริมาณก๊าซเท่ากัน GN20 สามารถทำให้ดาวที่มีขนาดใหญ่กว่าทางช้างเผือกหลุดออกไป มันไม่ได้มีวัตถุดิบมากไปกว่า: มันมีประสิทธิภาพมากกว่าในการทำให้ดาวดูเป็นแฟชั่น
การศึกษาแบบนี้ในปัจจุบันมีความเป็นเอกลักษณ์เฉพาะของ GN20 อย่างยิ่ง อย่างไรก็ตามมันจะเป็นเรื่องธรรมดามากขึ้นกับอินเทอร์มอมิเตอร์รุ่นใหม่เช่นอาเรย์ม่าขนาดใหญ่มิลลิเมตร / ซับมิลมิเตอร์อาเรย์ (ALMA)
ALMA ตั้งอยู่สูงขึ้นไป 5,000 เมตร (16,000 ฟุต) ในเทือกเขาแอนดีสของชิลี ALMA มีความพร้อมที่จะเปลี่ยนความเข้าใจของนักดาราศาสตร์เกี่ยวกับการเกิดของดาวฤกษ์ กล้องโทรทรรศน์ล้ำสมัยกำลังทำให้นักดาราศาสตร์สามารถทำรายละเอียดทางวิทยาศาสตร์ด้วยกาแลคซีที่ห่างไกล - กาแลคซีโบราณจากเอกภพยุคแรก ๆ ซึ่งเคยคิดว่าเป็นไปได้สำหรับพื้นที่ใกล้เคียงในท้องถิ่นของเราเท่านั้น สิ่งนี้มีความสำคัญในการค้นคว้าทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับกฎทางกายภาพสากลเนื่องจากนักดาราศาสตร์สามารถทดสอบทฤษฎีของพวกเขาได้นอกพื้นที่ใกล้เคียงออกไปทั่วอวกาศและย้อนเวลากลับไป
