มันเป็นความจริงที่รู้จักกันดีในหมู่นักดาราศาสตร์และนักจักรวาลวิทยาว่ายิ่งคุณเข้าสู่จักรวาลมากเท่าไหร่ และนักดาราศาสตร์ที่ใกล้ชิดยิ่งขึ้นสามารถเห็นบิ๊กแบงซึ่งเกิดขึ้นเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อนการค้นพบที่น่าสนใจยิ่งมีแนวโน้มมากขึ้น นี่คือการค้นพบที่สอนเรามากที่สุดเกี่ยวกับช่วงเวลาแรกสุดของจักรวาลและวิวัฒนาการที่ตามมา
ยกตัวอย่างเช่นนักวิทยาศาสตร์ที่ใช้ Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) และ Magellan Telescopes ได้สังเกตเห็นหลุมดำมวลมหาศาล (SMBH) ที่เร็วที่สุดจนถึงปัจจุบัน จากการศึกษาของทีมค้นพบหลุมดำนี้มีมวลประมาณ 800 ล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ของเราและอยู่ห่างจากโลกมากกว่า 13 พันล้านปีแสง สิ่งนี้ทำให้ SMBH นั้นอยู่ไกลที่สุดและอายุน้อยที่สุด
การศึกษาเรื่อง“ หลุมดำ 800 ล้านดวงอาทิตย์ในจักรวาลที่เป็นกลางอย่างมีนัยสำคัญที่ redshift 7.5” เพิ่งปรากฏในวารสาร ธรรมชาติ. นำโดย Eduardo Bañadosนักวิจัยจาก Carnegie Institution for Science ทีมรวมสมาชิกจากห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA สถาบัน Max Planck สำหรับดาราศาสตร์สถาบันดาราศาสตร์ Kavli สำหรับดาราศาสตร์และดาราศาสตร์, หอดูดาว Las Cumbres และมหาวิทยาลัยหลายแห่ง
เช่นเดียวกับ SMBHs อื่น ๆ การค้นพบนี้โดยเฉพาะ (กำหนด J1342 + 0928) เป็นควาซาร์คลาสของวัตถุที่มีความสว่างสูงซึ่งประกอบด้วยหลุมดำที่ทำให้เกิดสสารในใจกลางกาแลคซีขนาดใหญ่ วัตถุถูกค้นพบระหว่างการสำรวจวัตถุระยะไกลซึ่งรวมข้อมูลอินฟราเรดจากภารกิจ WISE กับการสำรวจภาคพื้นดิน จากนั้นทีมติดตามด้วยข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ Magellan ของ Carnegie Observatory ในชิลี
เช่นเดียวกับวัตถุทางดาราศาสตร์ที่อยู่ไกลทั้งหมดระยะทางของ J1342 + 0928 นั้นถูกกำหนดโดยการวัด redshift ด้วยการวัดความยาวคลื่นของแสงของวัตถุที่ถูกขยายโดยการขยายตัวของเอกภพก่อนที่มันจะถึงโลกนักดาราศาสตร์จะสามารถระบุได้ว่ามันต้องเดินทางไปถึงที่นี่มากแค่ไหน ในกรณีนี้ควาซาร์มีการเปลี่ยนสีแดงที่ 7.54 ซึ่งหมายความว่าใช้เวลากว่า 13 พันล้านปีก่อนที่แสงจะมาถึงเรา
ในฐานะที่เป็น Xiaohui Fan ของ Steward Observatory ของมหาวิทยาลัยแอริโซนา (และผู้ร่วมเขียนในการศึกษา) ได้อธิบายไว้ในข่าวประชาสัมพันธ์ของ Carnegie:
“ ระยะทางที่ยอดเยี่ยมนี้ทำให้วัตถุดังกล่าวเลือนลางมากเมื่อมองจากโลก ควาซาร์ยุคแรกนั้นหายากมากบนท้องฟ้า มีเพียงหนึ่งควาซาร์เท่านั้นที่รู้กันว่ามีอยู่ที่ redshift มากกว่าเจ็ดก่อนหน้านี้แม้จะมีการค้นหาอย่างกว้างขวาง
เมื่อพิจารณาถึงอายุและมวลของมันการค้นพบควาซาร์นี้ค่อนข้างแปลกใจสำหรับทีมศึกษา ในฐานะแดเนียลสเติร์นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของ NASA และผู้เขียนร่วมในการศึกษาระบุในการแถลงข่าวของนาซ่า“ หลุมดำนี้ขยายใหญ่กว่าที่เราคาดไว้เพียง 690 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบงซึ่งท้าทายเรา ทฤษฎีเกี่ยวกับรูปแบบของหลุมดำ”
โดยพื้นฐานแล้วควาซาร์นี้มีอยู่ในช่วงเวลาที่เอกภพเพิ่งเริ่มโผล่ออกมาจากสิ่งที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า "ยุคมืด" ในช่วงเวลานี้ซึ่งเริ่มประมาณ 380,000 ปีถึง 150 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบงโฟตอนส่วนใหญ่ในจักรวาลมีปฏิสัมพันธ์กับอิเล็กตรอนและโปรตอน ด้วยเหตุนี้การแผ่รังสีของช่วงเวลานี้จึงไม่สามารถตรวจพบได้โดยเครื่องมือปัจจุบันของเรา - ดังนั้นชื่อ
เอกภพยังคงอยู่ในสถานะนี้โดยไม่มีแหล่งกำเนิดแสงจนกว่าแรงโน้มถ่วงจะควบแน่นสสารเข้าไปในดวงดาวและกาแลกซี่แรก ช่วงเวลานี้เป็นที่รู้จักกันในนาม“ Reinozation Epoch” ซึ่งกินเวลาตั้งแต่ 150 ล้านถึง 1 พันล้านปีหลังจากบิกแบงและมีลักษณะเป็นดาวดวงแรกกาแลคซีและควาซาร์ก่อตัวขึ้นเป็นครั้งแรก มันได้รับการขนานนามว่าเป็นเพราะพลังงานที่ถูกปล่อยออกมาจากกาแลคซีโบราณเหล่านี้ทำให้เกิดไฮโดรเจนที่เป็นกลางของจักรวาลที่จะตื่นเต้นและแตกตัวเป็นไอออน
เมื่อจักรวาลกลายเป็น reionzed โฟตอนสามารถเดินทางได้อย่างอิสระไปทั่วอวกาศและจักรวาลกลายเป็นโปร่งใสอย่างเป็นทางการ นี่คือสิ่งที่ทำให้การค้นพบควาซาร์นี้น่าสนใจมาก ขณะที่ทีมสำรวจไฮโดรเจนส่วนใหญ่ที่อยู่รอบตัวมันเป็นกลางซึ่งหมายความว่ามันไม่ใช่แค่ควาซาร์ไกลโพ้นมากที่สุดเท่าที่เคยสังเกตมาเท่านั้น แต่ยังเป็นตัวอย่างของควาซาร์ที่มีอยู่ก่อนที่เอกภพจะกลายเป็นไอออน
กล่าวอีกนัยหนึ่ง J1342 + 0928 มีอยู่ในช่วงการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่สำหรับจักรวาลซึ่งเกิดขึ้นเป็นหนึ่งในแนวพรมแดนปัจจุบันของฟิสิกส์ดาราศาสตร์ ราวกับว่ามันไม่เพียงพอทีมก็ยังสับสนกับมวลของวัตถุ เพื่อให้หลุมดำมีมวลมากในช่วงแรก ๆ ของจักรวาลจะต้องมีเงื่อนไขพิเศษเพื่อให้การเติบโตอย่างรวดเร็วเช่นนั้น
อย่างไรก็ตามเงื่อนไขเหล่านี้ยังคงเป็นปริศนา ไม่ว่าจะเป็นกรณีใด SMBH ที่เพิ่งค้นพบใหม่นี้ดูเหมือนจะเป็นสิ่งที่บริโภคในใจกลางกาแลคซีในอัตราที่น่าประหลาดใจ และในขณะที่การค้นพบทำให้เกิดคำถามมากมาย แต่คาดว่าการติดตั้งกล้องโทรทรรศน์ในอนาคตจะเปิดเผยเพิ่มเติมเกี่ยวกับควาซาร์และช่วงเวลาทางดาราศาสตร์ ดังที่สเติร์นกล่าวว่า:
“ ด้วยสิ่งอำนวยความสะดวกที่ล้ำสมัยกว่าหลายรุ่นซึ่งถูกสร้างขึ้นในปัจจุบันเราสามารถคาดหวังการค้นพบที่น่าตื่นเต้นมากมายในจักรวาลยุคแรก ๆ ในไม่กี่ปีข้างหน้านี้”
ภารกิจยุคต่อไปเหล่านี้รวมถึงภารกิจ Euclid ขององค์การอวกาศยุโรปและกล้องโทรทรรศน์สำรวจอินฟราเรดมุมกว้างของนาซ่า (WFIRST) ในขณะที่ยูคลิดจะศึกษาวัตถุที่อยู่ห่างออกไป 10 พันล้านปีในอดีตเพื่อวัดว่าพลังงานมืดมีผลต่อวิวัฒนาการของจักรวาลอย่างไร WFIRST จะทำการสำรวจใกล้อินฟราเรดใกล้กับสนามกว้างเพื่อวัดแสงที่มาจากกาแลคซีหลายพันล้านแห่ง
คาดว่าทั้งสองภารกิจจะเปิดเผยวัตถุเพิ่มเติมเช่น J1342 + 0928 ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ทำนายว่ามีเพียง 20 ถึง 100 ควาซาร์ที่สว่างและอยู่ไกลเท่า J1342 + 0928 บนท้องฟ้า เช่นนี้พวกเขาพอใจมากที่สุดกับการค้นพบนี้ซึ่งคาดว่าจะให้ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับจักรวาลแก่เราเมื่อมันมีอายุเพียง 5% ของอายุปัจจุบัน
