กาแลคซีขนาดใหญ่ในจักรวาลยุคแรกก่อตัวดาวฤกษ์ด้วยคลิปที่เร็วกว่าที่พวกเขาทำทุกวันนี้ - สร้างดวงอาทิตย์ใหม่นับพันดวงต่อปี อัตรานี้มาถึงจุดสูงสุดของมัน 3 พันล้านปีหลังจากบิกแบงและโดย 6 พันล้านปีกาแลคซีได้สร้างดาวส่วนใหญ่
การสำรวจใหม่จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลแสดงให้เห็นว่าแม้กาแลคซีแคระซึ่งเป็นกระจุกดาวขนาดเล็กที่มีมวลต่ำหลายพันล้านดวงก็ก่อตัวดาวฤกษ์ในอัตราที่รวดเร็วโดยมีบทบาทใหญ่กว่าที่คาดไว้ในประวัติศาสตร์ยุคแรก ๆ ของจักรวาล
วันนี้เรามีแนวโน้มที่จะเห็นกาแลคซีแคระที่เกาะติดกับกาแลคซีที่ใหญ่กว่าหรือบางครั้งกลืนเข้าไปภายในแทนที่จะเป็นที่สะสมอยู่ของดาวเพียงลำพัง แต่นักดาราศาสตร์สงสัยว่าดาวแคระในเอกภพยุคแรกสามารถพลิกดาวได้อย่างรวดเร็ว ปัญหาคือภาพส่วนใหญ่ไม่คมชัดพอที่จะเปิดเผยกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลที่เราต้องสังเกต
“ เราสงสัยแล้วว่ากาแลคซี starbursting ดาวแคระจะมีส่วนร่วมในการก่อตัวดาวฤกษ์คลื่นแรก แต่นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถวัดผลกระทบที่พวกเขามีจริง ๆ ได้” Hakim Atek ผู้เขียนนำของÉcole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ในการแถลงข่าว “ ดูเหมือนว่าพวกเขาจะมีบทบาทสำคัญอย่างน่าประหลาดใจในการเล่นช่วงยุคที่จักรวาลก่อตัวดาวฤกษ์เกือบทั้งหมด”
การศึกษาก่อนหน้าของกาแลคซี starburst ในเอกภพในยุคแรกนั้นมีอคติต่อกาแลคซีขนาดใหญ่โดยทิ้งกาแลคซีแคระจำนวนมากที่มีอยู่ในยุคนี้ แต่ความสามารถที่มีความไวสูงของกล้อง Wide Field 3 ของฮับเบิลทำให้นักดาราศาสตร์สามารถตรวจจับกาแลคซีแคระมวลต่ำในจักรวาลที่ห่างไกลได้
Atek และเพื่อนร่วมงานมองดูกาแลคซี 1,000 แห่งจากประมาณสามพันล้านปีจนถึง 10 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง พวกเขาขุดผ่านข้อมูลเพื่อค้นหาสาย H-alpha: แถบสเปกตรัมสีแดงเข้มที่มองเห็นซึ่งเกิดขึ้นเมื่ออิเล็กตรอนไฮโดรเจนตกจากระดับพลังงานต่ำสุดที่สามถึงสอง
ในพื้นที่ก่อตัวดาวฤกษ์ก๊าซรอบ ๆ จะถูกไอออนไนซ์อย่างต่อเนื่องโดยการแผ่รังสีจากดาวฤกษ์ที่เพิ่งสร้างใหม่ เมื่อก๊าซแตกตัวเป็นไอออนนิวเคลียสและอิเล็กตรอนที่ถูกดึงออกมาสามารถรวมตัวกันใหม่เพื่อสร้างอะตอมไฮโดรเจนใหม่โดยที่อิเล็กตรอนอยู่ในสถานะพลังงานที่สูงขึ้น อิเล็กตรอนนี้จะเรียงซ้อนกลับสู่สภาพพื้นดินซึ่งเป็นกระบวนการที่ก่อให้เกิดการปล่อย H-alpha ประมาณครึ่งเวลา
ดังนั้นเส้น H-alpha จึงเป็นโพรบที่มีประสิทธิภาพของการก่อตัวดาวฤกษ์และความสว่างของเส้น H-alpha (ซึ่งง่ายต่อการตรวจจับมากกว่าจาง ๆ แทบมองไม่เห็นต่อเนื่อง) จึงเป็นโพรบที่มีประสิทธิภาพของอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์ จากบรรทัดเดียวนี้ Attek และเพื่อนร่วมงานพบว่าอัตราการหมุนของดวงดาวในดาวแคระต้นนั้นสูงมากอย่างน่าประหลาดใจ
“ กาแลคซีเหล่านี้กำลังก่อตัวดาวฤกษ์เร็วมากจนพวกมันสามารถเพิ่มมวลดวงดาวเป็นสองเท่าได้ในเวลาเพียง 150 ล้านปี - การเพิ่มขึ้นของมวลดวงดาวแบบนี้น่าจะใช้เวลากาแลคซีปกติมากที่สุดในช่วงสามพันล้านปีก่อน” Kneib ยังของ EPFL
ทีมยังไม่ทราบว่าทำไมกาแลคซีขนาดเล็กเหล่านี้ถึงก่อตัวเป็นดาวจำนวนมาก โดยทั่วไปการก่อตัวของดาวฤกษ์นั้นเกิดขึ้นตามเหตุการณ์ที่ค่อนข้างวุ่นวายเช่นการรวมตัวของกาแลคซีหรือการระเบิดของซูเปอร์โนวา แต่โดยการศึกษากาแลคซีแคระเหล่านี้อย่างต่อเนื่องนักดาราศาสตร์หวังว่าจะเปิดเผยแสงเกี่ยวกับวิวัฒนาการกาแลคซีและช่วยวาดภาพเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในเอกภพยุคแรก ๆ
บทความนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal และอาจดูได้ที่นี่ Hubblecast ล่าสุด (ด้านล่าง) ยังครอบคลุมผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นนี้
