เครดิตภาพ: ฮับเบิล
ทีมนักดาราศาสตร์ระหว่างประเทศได้รวบรวมหลักฐานว่ากาแลคซีก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็วหลังจากบิกแบง ซึ่งหมายความว่าพวกเขามีอายุเพียง 1.5 พันล้านปีเท่านั้นเวลาที่จักรวาลมีอายุเพียง 10% ของอายุปัจจุบัน เป็นที่เชื่อกันว่ากลุ่มเหล่านี้ก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็วเพราะพื้นที่เหล่านี้มีวัตถุหนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อ
เมื่อมองย้อนเวลาไปเกือบ 9 พันล้านปีทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติพบกาแลคซีที่เป็นผู้ใหญ่ในจักรวาลอายุน้อย กาแลคซีเป็นสมาชิกของกระจุกกาแลคซีที่มีอยู่เมื่อเอกภพมีอายุเพียง 5 พันล้านปีหรือประมาณ 35 เปอร์เซ็นต์ของอายุปัจจุบัน หลักฐานที่น่าสนใจนี้ว่ากาแลคซีจะต้องเริ่มก่อตัวหลังจากที่บิ๊กแบงได้รับการสนับสนุนจากการสังเกตการณ์ของทีมนักดาราศาสตร์กลุ่มเดียวกันเมื่อพวกมันมองย้อนกลับไปในอดีต ทีมพบกาแลคซีของตัวอ่อนเพียง 1.5 พันล้านปีหลังจากการกำเนิดของจักรวาลหรือ 10 เปอร์เซ็นต์ของยุคปัจจุบันของจักรวาล “ กาแลคซีลูกน้อย” อาศัยอยู่ในกระจุกดาวที่ยังคงพัฒนาซึ่งเป็นกลุ่มโปรโตที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา
กล้องขั้นสูงสำหรับการสำรวจ (ACS) บนกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซ่าถูกใช้เพื่อสังเกตการณ์กลุ่มใหญ่ RDCS 1252.9-2927 และกลุ่มโปรโตที TN J1338-1942 การสังเกตการณ์โดยหอสังเกตการณ์เอ็กซ์เรย์จันทราของนาซ่าให้ปริมาณเนื้อหาและองค์ประกอบหนักของ RDCS 1252 ซึ่งเป็นกระจุกดาวที่มีขนาดใหญ่ที่สุดที่รู้จักกันดีในยุคนั้น การสำรวจเหล่านี้เป็นส่วนหนึ่งของความพยายามประสานงานโดยทีมวิทยาศาสตร์ของ ACS เพื่อติดตามการก่อตัวและวิวัฒนาการของกระจุกกาแลคซีในช่วงระยะเวลาของจักรวาล ACS ถูกสร้างขึ้นโดยเฉพาะสำหรับการศึกษาวัตถุที่อยู่ห่างไกลเช่นนั้น
การค้นพบนี้สนับสนุนการสังเกตและทฤษฎีที่กาแลคซีก่อตัวค่อนข้างเร็วในประวัติศาสตร์ของจักรวาล การมีอยู่ของกระจุกมวลขนาดใหญ่ในเอกภพยุคแรกเห็นด้วยกับแบบจำลองทางจักรวาลซึ่งกลุ่มก่อตัวขึ้นจากการรวมกลุ่มย่อยจำนวนมากในเอกภพที่ครอบงำโดยสสารมืดเย็น อย่างไรก็ตามธรรมชาติที่แม่นยำของสสารมืดเย็นยะเยือกยังไม่เป็นที่ทราบกัน
การศึกษาฮับเบิลครั้งแรกคาดการณ์ว่ากาแลคซีใน RDCS 1252 ก่อตัวกลุ่มดาวฤกษ์เป็นจำนวนมากเมื่อกว่า 11 พันล้านปีก่อน (ที่ redshifts มากกว่า 3) ผลลัพธ์ถูกตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal ฉบับวันที่ 20 ตุลาคม 2546 ผู้เขียนหลักของกระดาษคือ John Blakeslee จาก Johns Hopkins University ในบัลติมอร์
การศึกษาฮับเบิลครั้งที่สองได้ค้นพบครั้งแรกเป็นกลุ่มโปรโตของ“ กาแลคซีทารก” ที่มีอยู่มากกว่า 12 พันล้านปีก่อน (ที่ redshift 4.1) กาแลคซีเหล่านี้ยังเด็กมากจนนักดาราศาสตร์ยังคงเห็นแสงดาวก่อตัวอยู่ภายในพวกเขา กาแลคซีนั้นถูกจัดกลุ่มรอบกาแลคซีขนาดใหญ่หนึ่งแห่ง ผลลัพธ์เหล่านี้จะได้รับการเผยแพร่ในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 1 มกราคม 2004 ผู้เขียนหลักของกระดาษคือ George Miley of Leiden Observatory ในเนเธอร์แลนด์
“ จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ผู้คนไม่คิดว่ามีกลุ่มอยู่เมื่อเอกภพมีอายุเพียงประมาณ 5 พันล้านปีเท่านั้น” เบลคสลีอธิบาย
“ แม้ว่าจะมีกลุ่มเช่นนั้น” Miley กล่าวเสริม“ จนกระทั่งเมื่อเร็ว ๆ นี้นักดาราศาสตร์คิดว่ามันแทบจะเป็นไปไม่ได้ที่จะพบกลุ่มที่มีอยู่เมื่อ 8 พันล้านปีก่อน ในความเป็นจริงไม่มีใครรู้จริง ๆ ว่าเมื่อเริ่มจัดกลุ่ม ตอนนี้เราสามารถเป็นพยานได้”
ทั้งการศึกษาทำให้นักดาราศาสตร์สรุปว่าระบบเหล่านี้เป็นต้นกำเนิดของกระจุกกาแลคซีที่เห็นในปัจจุบัน “ กลุ่ม RDCS 1252 ดูเหมือนว่าเป็นกระจุกวันปัจจุบัน” Marc Postman จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศในบัลติมอร์รัฐแมรี่แลนด์และผู้เขียนร่วมงานวิจัยทั้งสองฉบับกล่าว “ อันที่จริงถ้าคุณจะวางไว้ถัดจากคลัสเตอร์ปัจจุบันคุณจะไม่ทราบว่าอันไหน”
เรื่องราวของสองกลุ่ม
กาแลคซีจะเติบโตอย่างรวดเร็วได้อย่างไรหลังจากการระเบิดครั้งใหญ่? “ มันเป็นกรณีของคนรวยที่ร่ำรวยขึ้นมาก” เบลคสลีกล่าว “ กลุ่มเหล่านี้เติบโตอย่างรวดเร็วเพราะตั้งอยู่ในภูมิภาคที่หนาแน่นมากดังนั้นจึงมีวัสดุเพียงพอที่จะสร้างกาแลคซีของสมาชิกได้อย่างรวดเร็วมาก”
ความคิดนี้ได้รับการเสริมความแข็งแกร่งโดยการสำรวจรังสีเอกซ์ของ RDCS 1252 ขนาดใหญ่จันทราและ XMM-Newton ขององค์การอวกาศยุโรปทำให้นักดาราศาสตร์ได้การตรวจวัดที่แม่นยำที่สุดจนถึงวันที่คุณสมบัติของเมฆก๊าซร้อนขนาดใหญ่ที่แพร่กระจายกระจุกดาวขนาดใหญ่ ก๊าซฟาเรนไฮต์ 160 ล้านองศาเซลเซียส (70 ล้านองศาเซลเซียส) นี้เป็นแหล่งกักเก็บของธาตุหนักส่วนใหญ่ในกระจุกดาวและเครื่องติดตามที่แม่นยำของมวลทั้งหมด กระดาษโดย Piero Rosati จากหอดูดาวยุโรปใต้ (ESO) และเพื่อนร่วมงานที่นำเสนอการสำรวจรังสีเอกซ์ของ RDCS 1252 จะถูกตีพิมพ์ในเดือนมกราคม 2547 ในวารสารดาราศาสตร์
“ วิสัยทัศน์ที่คมชัดของจันทราช่วยแก้ไขรูปร่างของรัศมีก๊าซร้อนและแสดงให้เห็นว่า RDCS 1252 นั้นมีอายุมากสำหรับอายุของมัน” Rosati ผู้ค้นพบกระจุกดาวด้วยกล้องโทรทรรศน์ X-ray ของ ROSAT กล่าว
RDCS 1252 อาจมีกาแลคซีหลายพันแห่ง อย่างไรก็ตามกาแลคซีเหล่านี้ส่วนใหญ่นั้นอ่อนเกินกว่าที่จะตรวจจับได้ แต่“ ดวงตา” อันทรงพลังของ ACS ระบุหลายร้อยคน การสังเกตโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มาก (VLT) ของ ESO ทำให้สามารถวัดระยะทางไปยังกระจุกดาวได้อย่างแม่นยำ ACS ช่วยให้นักวิจัยสามารถกำหนดรูปร่างและสีของกาแลคซี 100 แห่งได้อย่างแม่นยำโดยให้ข้อมูลเกี่ยวกับอายุของดาวฤกษ์ที่อยู่ในนั้น ทีม ACS ประมาณว่าดาวส่วนใหญ่ในกระจุกดาวเกิดขึ้นแล้วเมื่อเอกภพมีอายุประมาณ 2 พันล้านปี การสำรวจเอ็กซ์เรย์ยิ่งกว่านั้นแสดงให้เห็นว่า 5 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบงก๊าซร้อนรอบข้างได้รับการตกแต่งด้วยธาตุหนักจากดาวเหล่านี้และถูกพัดพาออกจากกาแลคซี
หากกาแลคซีส่วนใหญ่ใน RDCS 1252 มีอายุครบกำหนดและตั้งอยู่ในวัยที่เงียบสงบกาแลคซีที่ก่อตัวขึ้นในกระจุกดาวที่อยู่ห่างไกลก็อยู่ในวัยหนุ่มที่มีพลังและไม่เกเร
กลุ่มโปรโตที TN J1338 มีกาแลคซีตัวอ่อนขนาดใหญ่ล้อมรอบด้วยกาแลคซีที่กำลังพัฒนาขนาดเล็กซึ่งดูเหมือนจุดในภาพฮับเบิล
กาแลคซีที่โดดเด่นกำลังสร้างไอพ่นเปล่งคลื่นวิทยุอันน่าทึ่งซึ่งถูกเติมพลังโดยหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ลึกภายในนิวเคลียสของกาแลคซี ปฏิสัมพันธ์ระหว่างเครื่องบินไอพ่นเหล่านี้กับก๊าซสามารถกระตุ้นให้เกิดการก่อตัวดาวฤกษ์
การค้นพบกาแลคซีวิทยุที่กระฉับกระเฉงด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุทำให้นักดาราศาสตร์ตามล่ากาแลคซีขนาดเล็กที่ประกอบกันเป็นกระจุก
“ กระจุกดาวขนาดใหญ่เป็นเมืองของจักรวาลและกาแลคซีวิทยุในนั้นเป็นปล่องควันที่เราสามารถใช้เพื่อค้นหาพวกมันเมื่อพวกมันเพิ่งเริ่มก่อตัวขึ้น” ไมลีย์กล่าว
การค้นพบทั้งสองนี้แสดงให้เห็นถึงพลังของการรวมการสังเกตการณ์จากกล้องโทรทรรศน์ที่แตกต่างกันมากมายซึ่งให้มุมมองของเอกภพที่อยู่ห่างไกลในช่วงความยาวคลื่น กล้องขั้นสูงของฮับเบิลให้ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับโครงสร้างของกระจุกกาแลคซีทั้งสองที่อยู่ห่างไกล วิสัยทัศน์เอ็กซ์เรย์ของจันทราและ XMM- นิวตันตกแต่งด้วยการตรวจวัดก๊าซปฐมภูมิที่กาแลคซีใน RDCS 1252 ถูกฝังและการประมาณค่ามวลรวมทั้งหมดภายในคลัสเตอร์นั้นแม่นยำ กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินขนาดใหญ่เช่น VLT ให้การวัดระยะทางที่แม่นยำของกระจุกดาวทั้งสองรวมถึงองค์ประกอบทางเคมีของกาแลคซีในนั้น
ทีม ACS กำลังดำเนินการสำรวจกลุ่มไกลโพ้นเพิ่มเติมเพื่อเสริมสร้างความเข้าใจของเราเกี่ยวกับวิธีที่กระจุกดาวอายุน้อยและกาแลคซีของพวกมันพัฒนาเป็นรูปร่างของสิ่งต่าง ๆ ที่เห็นในปัจจุบัน การสำรวจตามแผนที่วางไว้รวมถึงการใช้การสำรวจใกล้อินฟราเรดเพื่อวิเคราะห์อัตราการก่อตัวดาวในกลุ่มเป้าหมายบางกลุ่มรวมถึง RDCS 1252 เพื่อวัดประวัติศาสตร์ของการก่อตัวดาวฤกษ์ในโครงสร้างขนาดใหญ่เหล่านี้ ทีมยังค้นหาพื้นที่รอบ ๆ กาแลคซีเรดิโอไกลโพ้นหลายแห่งสำหรับตัวอย่างเพิ่มเติมของกลุ่มโปรโต เป้าหมายทางวิทยาศาสตร์ขั้นสูงสุดของทีมคือการสร้างภาพที่สมบูรณ์ของการวิวัฒนาการของกลุ่มโดยเริ่มจากการก่อตัวของยุคที่เก่าที่สุดและให้รายละเอียดของการวิวัฒนาการจนถึงปัจจุบัน
แหล่งต้นฉบับ: ข่าวจากฮับเบิล
