“ กาแลคซีไกลที่สุดที่ยังไม่เคยเห็น!” เราไม่เคยได้ยินเรื่องนี้มาก่อนหรือไม่ (ดูตัวอย่างที่นี่และที่นี่) แม้ว่าจะเป็นความจริงที่นักดาราศาสตร์จะผลักดันให้ย้อนเวลากลับไปด้วยเครื่องมือที่ดีกว่า แต่ก็มีความท้าทายขั้นพื้นฐานทั้งในการสังเกตและการวัดระยะทางสู่กาแลคซีแรกสุดในเอกภพ
นั่นเป็นเหตุผลที่การสังเกตกาแลคซีใหม่ที่ก่อตัวขึ้นเมื่อประมาณ 700 ล้านปีหลังจากบิกแบงมีความสำคัญ ในขณะที่คะแนนกาแลคซีถูกระบุว่าก่อตัวขึ้นในยุคนั้นนักดาราศาสตร์ได้วัดระยะทางที่แม่นยำสำหรับห้าดวงเท่านั้น กาแลคซีนี้มีคะแนนลำดับที่หกและเป็นจุดที่ไกลที่สุดในกลุ่ม อาจสำคัญกว่าการวัดระยะทางนักวิจัยระบุว่ากาแลคซีนี้ให้กำเนิดดาวดวงใหม่มากกว่า 100 เท่าของอัตราทางช้างเผือกในทุกวันนี้ นั่นบ่งชี้ว่ากาแลคซียุคแรก ๆ อาจมีความก้าวร้าวมากกว่าการก่อตัวดาวฤกษ์มากกว่าที่เคยเชื่อมาก่อน
เอกสารใหม่ที่ตีพิมพ์ใน ธรรมชาติ (คำเตือน paywall) อธิบายการวัด redshift ของกาแลคซีที่ระบุในการสำรวจของจักรวาลจักรวาลใกล้อินฟราเรดลึก Extragalactic Legacy (CANDELS) ซึ่งใช้สเปคโตรกราฟอินฟราเรดบนกล้องโทรทรรศน์ Keck ในฮาวาย เนื่องจากระยะทางอันกว้างใหญ่นี้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลไม่เห็นกาแล็กซี่ในแถบแสง แต่เป็นแหล่งกำเนิดแสงที่สว่างในอินฟราเรดทั้งสำหรับฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ หากคุณจำ Redshift เป็นเครื่องวัดว่ากาแลคซีเคลื่อนที่ไปจากเราเร็วแค่ไหนเมื่อจักรวาลขยายตัว ยิ่ง Redshift ยิ่งห่างออกไปกาแลคซีก็จะยิ่งไกลออกไปดังนั้นเมื่อนานมาแล้วมันก็ปล่อยแสงที่เราเห็นออกมา เมื่อจักรวาลเติบโตขึ้นมันจะยืดความยาวคลื่นของแสงเป็นสัดส่วน ด้วยวิธีดังกล่าวแสงที่มองเห็นหรือการปล่อยรังสีอัลตราไวโอเลตที่พบได้ทั่วไปในดาวฤกษ์จะถูกเปลี่ยนเป็นส่วนอินฟราเรดของสเปกตรัม
ในกรณีนี้นักดาราศาสตร์วัดค่า redshift ของกาแลคซี z8_GND_5296 (มีชื่อที่น่าจดจำสำหรับคุณ) เป็น 7.51 ซึ่งแปลว่าอยู่ห่างออกไป 13 พันล้านปีแสง พวกเขาพิจารณาจำนวนนี้โดยการวัดการปล่อยก๊าซ Lyman alpha (Ly α) จากก๊าซไฮโดรเจนซึ่งเป็นเรื่องธรรมดาและยากที่จะวัดในระยะทางที่ไกล แสง Ly αจากก๊าซไฮโดรเจนที่สถานที่ตั้งของเรามีความยาวประมาณ 122 นาโนเมตรอย่างมั่นคงในส่วนของรังสีอัลตราไวโอเลต แต่การปล่อยรังสีที่สอดคล้องกันจาก z8_GND_5296 นั้นอยู่ที่ 1,034 นาโนเมตรซึ่งเป็นอินฟราเรด (เพื่อให้ได้ Redshift ให้แบ่งจำนวนที่มากขึ้นด้วยตัวที่เล็กกว่าและลบ 1 แต่น่าเสียดายที่ความสัมพันธ์ระหว่าง redshift และระยะทางนั้นไม่ง่ายเลย)
อย่างไรก็ตามกาแลคซีทุกแห่งในระยะทางที่เทียบเคียงกันไม่ได้มีการปล่อยก๊าซ Ly αที่วัดได้: มีบางสิ่งที่ดูเหมือนจะป้องกันไม่ให้แสงนั้นมาถึงเรามากนัก แนวคิดหลักคือแก๊สกระจุกกาซที่เป็นกลางกระจายแสง แต่มีกาแลคซีน้อยมากที่สังเกตเพื่อยืนยันสมมติฐานนั้น เป็นผลให้ในขณะที่มีกาแลคซีหลายสิบแห่งที่มีการเปลี่ยนสีแดงมากกว่า 7 (พิจารณาจากสเปกตรัมไม่ใช่ แต่ด้วยสีที่ชัดเจนของกาแลคซี) การเปลี่ยนสีแดงนั้นไม่สามารถตรวจสอบซ้ำได้มากที่สุด บทความนี้รายงานเกี่ยวกับกาแลคซียุคแรก 43 แห่ง แต่มีเพียงหนึ่งในตัวอย่างเท่านั้นที่มีการปล่อย Ly αที่วัดได้
น่าสนใจยิ่งกว่ากาแลคซี z8_GND_5296 นั้นค่อนข้างอุดมไปด้วย“ โลหะ”: องค์ประกอบที่หนักกว่าฮีเลียม เนื่องจากองค์ประกอบเหล่านี้ผลิตโดยดาวมากกว่าบิกแบงซึ่งบ่งบอกว่าวัฏจักรการเกิดและการตายของดาวฤกษ์เร็วมากแม้ในเวลาที่กาแลคซีนี้ปล่อยแสงที่เราสังเกตเห็น
เพื่อสนับสนุนการยืนยันผู้เขียนของการศึกษาปัจจุบันพบว่า z8_GND_5296 และกาแลคซีที่คล้ายกันที่กำหนด GN 108036 มีอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์สูงมากโดยแปลงเทียบเท่ามวลของดวงอาทิตย์ 330 ดวงให้กลายเป็นดาวดวงใหม่ นั่นเป็นอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์ทางช้างเผือกมากกว่า 100 เท่าและเปรียบได้กับกาแลคซีที่ก่อตัวดาวฤกษ์มากที่สุดบางแห่ง กาแลคซีเหล่านี้เคยคิดว่าเป็นของหายากดังนั้นนักดาราศาสตร์อาจจำเป็นต้องทบทวนการประเมินว่าดาวดวงใหม่ดวงใหม่ ๆ เกิดขึ้นเร็วแค่ไหนในกาแลคซียุคแรก
ไม่ว่าจะเกิดอะไรขึ้นมันจะน่าสนใจที่จะเห็นว่ากาแลคซียุคแรก ๆ มีลักษณะอย่างไรเมื่อการสังเกตของเราดีขึ้น หากไม่มีสิ่งนั้นเราก็จะไม่รู้ว่า z8_GND_5296 เป็นสิ่งที่หายากในการก่อตัวดาวฤกษ์สุดขั้วหรือเข้าใจว่าทำไมมันจึงค่อนข้างสว่างในการปล่อยก๊าซ Ly αในขณะที่พี่น้องไม่ได้ และบางทีเราอาจพบการแบ่งเวลาระหว่างยุคที่ไม่มีกาแลคซีและกาแลคซีแห่งแรกที่ก่อตัว
