นับตั้งแต่นักดาราศาสตร์ตระหนักว่าจักรวาลอยู่ในสถานะคงที่ของการขยายตัวและการระเบิดครั้งใหญ่น่าจะเริ่มต้นเมื่อ 13.8 พันล้านปีก่อน (บิ๊กแบง) มีคำถามที่ไม่ได้รับการแก้ไขเกี่ยวกับเวลาและวิธีการที่ดาวดวงแรกก่อตัว จากข้อมูลที่รวบรวมโดย Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) และภารกิจที่คล้ายกันของ NASA ซึ่งเชื่อกันว่าเกิดขึ้นประมาณ 100 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง
รายละเอียดมากมายเกี่ยวกับวิธีการที่กระบวนการที่ซับซ้อนนี้ยังคงเป็นปริศนา อย่างไรก็ตามหลักฐานใหม่ที่รวบรวมโดยทีมนำโดยนักวิจัยจาก Max Planck Institute for Astronomy ระบุว่าดาวดวงแรกจะต้องก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็ว ด้วยการใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ Magellan ที่หอดูดาว Las Campanas ทีมสำรวจเมฆก๊าซซึ่งก่อตัวดาวฤกษ์เกิดขึ้นเพียง 850 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง
การศึกษาที่อธิบายการค้นพบของพวกเขาซึ่งเพิ่งปรากฏใน วารสารฟิสิกส์ดาราศาสตร์นำโดย Eduardo Bañados สมาชิกของสถาบันวิทยาศาสตร์ Carnegie ในเวลานั้น Banados และเพื่อนร่วมงานของเขาสังเกตเมฆก๊าซขณะที่ทำการสำรวจติดตามผลจากการสำรวจควาซาร์ 15 แห่งที่อยู่ไกลที่สุด
การสำรวจครั้งนี้จัดทำโดย Chiara Mazzucchelli นักดาราศาสตร์ที่มีหอดูดาวยุโรปใต้ (ESO) และผู้เขียนร่วมในการศึกษาซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของปริญญาเอกของเธอ วิจัยที่ Max Planck Institute for Astronomy ในขณะที่ตรวจสอบสเปคตรัมของควาซาร์หนึ่งโดยเฉพาะ (P183 + 05) พวกเขาสังเกตเห็นว่ามันมีคุณสมบัติแปลก ๆ
ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์ Magellan ของสถาบัน Carnegie ขนาด 6.5 ม. ณ หอสังเกตการณ์ Las Campanas ในชิลี Banados และเพื่อนร่วมงานของเขาได้รับการยอมรับคุณสมบัติเชิงสเปกตรัมสำหรับสิ่งที่พวกเขาเป็น: เมฆก๊าซใกล้เคียงซึ่งส่องสว่างโดยควาซาร์ สเปกตรัมยังบอกพวกเขาอีกว่าเมฆก๊าซมาจากโลก - ห่างออกไป 13 พันล้านปีแสง - ทำให้มันเป็นหนึ่งในระยะทางไกลที่สุดที่เคยมีการสำรวจและระบุโดยนักดาราศาสตร์
นอกจากนี้พวกเขายังพบสเปคตรัมที่ระบุว่ามีธาตุจำนวนน้อยเช่นคาร์บอนออกซิเจนเหล็กและแมกนีเซียมซึ่งได้รับการกำหนดทางเคมีว่าเป็น "โลหะ" เนื่องจากหนักกว่าฮีเลียม องค์ประกอบดังกล่าวถูกสร้างขึ้นในช่วงต้นจักรวาลเมื่อดาวรุ่นแรก (หรือที่รู้จักกันในนาม“ ประชากร III”) ปล่อยพวกมันออกสู่จักรวาลหลังจากที่พวกมันถึงจุดสิ้นสุดของอายุขัยและระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา
ในฐานะที่เป็น Michael Rauch นักดาราศาสตร์จากสถาบันวิทยาศาสตร์ Carnegie และผู้ร่วมเขียนการศึกษาใหม่กล่าวว่า
“ หลังจากที่เรามั่นใจว่า [เรา] กำลังมองหาก๊าซบริสุทธิ์ดังกล่าวเพียง 850 ล้านปีหลังจากบิกแบงเราเริ่มสงสัยว่าระบบนี้ยังคงสามารถเก็บลายเซ็นเคมีที่ผลิตโดยดาวรุ่นแรก ๆ ได้หรือไม่”
การค้นหาดาวฤกษ์รุ่นแรกนั้นเป็นเป้าหมายของนักดาราศาสตร์มานานแล้วเนื่องจากมันจะช่วยให้เกิดความเข้าใจที่ครอบคลุมมากขึ้นเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของจักรวาล เมื่อเวลาผ่านไปองค์ประกอบที่หนักกว่าไฮโดรเจนมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวดาวฤกษ์ซึ่งสสารกระจุกตัวกันเนื่องจากแรงดึงดูดซึ่งกันและกันและจากนั้นเกิดการยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วง
เนื่องจากเชื่อว่ามีเพียงไฮโดรเจนและฮีเลียมเท่านั้นที่มีอยู่ในเอกภพหลังจากบิ๊กแบงดวงดาวรุ่นแรกไม่มีองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้ - ซึ่งทำให้พวกมันแตกต่างจากทุกรุ่นที่ตามมา ดังนั้นจึงเป็นเรื่องที่น่าแปลกใจที่ทราบถึงความอุดมสมบูรณ์ขององค์ประกอบเหล่านี้ในเมฆก๊าซช่วงต้นซึ่งเทียบได้กับสิ่งที่นักดาราศาสตร์เห็นในเมฆก๊าซอวกาศในปัจจุบัน
การสำรวจเหล่านี้ก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญต่อทฤษฎีทั่วไปของวิธีที่ดาวดวงแรกในจักรวาลของเราก่อตัว โดยพื้นฐานแล้วมันบ่งบอกว่าการก่อตัวดาวฤกษ์ต้องเริ่มขึ้นก่อนหน้านี้มากเพื่อผลิตองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้ จากการศึกษาที่เกี่ยวข้องกับซุปเปอร์โนวาประเภท Ia คาดว่าการระเบิดที่จำเป็นในการผลิตโลหะเหล่านี้ด้วยความอุดมสมบูรณ์ที่สังเกตได้จะใช้เวลาประมาณ 1 พันล้านปีก่อน
ในระยะสั้นนักวิทยาศาสตร์อาจจะออกไปประมาณหนึ่งชั่วอายุคนเมื่อมันเกิดขึ้นเมื่อดวงดาวแรกเกิดหมายความว่าอาจมีบางสิ่งรอบตัวในช่วงมหายุคแรกสุดของจักรวาล สิ่งนี้หมายความว่าดาวดวงแรกจะต้องก่อตัวขึ้นอย่างรวดเร็วจากซุปดั้งเดิมของไฮโดรเจนและฮีเลียมซึ่งเป็นเอกภพยุคแรก การค้นพบนี้อาจมีนัยยะสำคัญต่อทฤษฎีวิวัฒนาการของจักรวาล
ดังที่Bañadosกล่าวว่าเป้าหมายในตอนนี้คือการยืนยันเรื่องนี้โดยการค้นหากลุ่มเมฆก๊าซเพิ่มเติมที่มีปริมาณสารเคมีใกล้เคียง
“ เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นที่เราสามารถวัดความเป็นโลหะและความอุดมสมบูรณ์ทางเคมีตั้งแต่ต้น ๆ ในประวัติศาสตร์ของเอกภพ แต่ถ้าเราต้องการระบุลายเซ็นของดาวดวงแรกเราจำเป็นต้องสำรวจก่อนหน้านี้ในประวัติศาสตร์ของจักรวาล ฉันมองโลกในแง่ดีว่าเราจะพบเมฆก๊าซที่อยู่ไกลกว่านี้มากขึ้นซึ่งจะช่วยให้เราเข้าใจว่าดาวดวงแรกที่เกิดมาเป็นอย่างไร”
สัมพัทธภาพบอกเราว่าอวกาศและเวลาเป็นสองการแสดงออกของความเป็นจริงเดียวกัน เออร์โกด้วยการมองไกลออกไปสู่จักรวาลเราก็มองย้อนเวลากลับไป ในการทำเช่นนั้นนักดาราศาสตร์สามารถปรับแบบจำลองทางดาราศาสตร์และแนวคิดเกี่ยวกับวิธีการและเมื่อทุกอย่างเริ่มต้นขึ้น การรู้ว่าดาวดวงแรกในจักรวาลอาจทำให้ต้นกำเนิดของพวกมันถูกผลักกลับไปยังเวลาก่อนหน้า นั่นเป็นเพียงส่วนหนึ่งของช่วงการเรียนรู้!
