มุมมองใหม่จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลแสดงกาแลคซีสว่างแห่งแรกที่ปรากฎในเอกภพปรากฏเมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อนหรือ 900 ล้านปีหลังจากบิกแบง กาแลคซีเช่นนี้ไม่สามารถมองเห็นได้ 700 ล้านปีหลังจากบิกแบงกาแลคซีขนาดเล็กต้องรวมเข้าด้วยกันอย่างรวดเร็วเพื่อให้พวกมันมีขนาดใหญ่และสว่าง การค้นพบนี้เกิดขึ้นในเขตลึกสุดของฮับเบิลและเขตสำรวจต้นกำเนิดที่ยิ่งใหญ่
การค้นหาอย่างเป็นระบบสำหรับกาแลคซีสว่างแรกที่ก่อตัวขึ้นในเอกภพยุคแรกได้เผยให้เห็นจำนวนกาแลคซีที่พุ่งขึ้นอย่างน่าทึ่งเมื่อประมาณ 13 พันล้านปีก่อน การสำรวจระยะแรกสุดในการวิวัฒนาการของกาแลคซีเหล่านี้เป็นหลักฐานใหม่สำหรับทฤษฎีลำดับชั้นของการก่อตัวกาแลคซี - ความคิดที่ว่ากาแลคซีขนาดใหญ่สร้างขึ้นเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อกาแลคซีขนาดเล็กชนกัน
นักดาราศาสตร์ Rychard Bouwens และ Garth Illingworth ที่มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาครูซใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเพื่อสำรวจการก่อตัวของกาแลคซีในช่วง 900 ล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง พวกเขารายงานการค้นพบล่าสุดของพวกเขาในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 14 กันยายน
การสำรวจลึกลงไปในท้องฟ้ามืดสามดวง - ฮับเบิล Ultra Deep Field และ Great Observatories Origins Deep Survey - รวบรวมแสงสลัวที่ปล่อยออกมาเมื่อ 13 พันล้านปีก่อนโดยดาวฤกษ์ในกาแลคซียุคแรก เฉพาะกาแลคซีที่สว่างที่สุดเท่านั้นที่สามารถตรวจจับได้ในระยะทางที่ไกลเช่นนี้
“ นี่เป็นข้อมูลอินฟราเรดและแสงที่ลึกที่สุดเท่าที่เคยมีมา เรากำลังดูระยะแรกในการสร้างกาแลคซี” อิลลิงเวิร์ ธ ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ UCSC กล่าว
นักวิจัยได้สังเกตกาแลคซีที่สว่างหลายร้อยแห่งในระยะเวลาประมาณ 900 ล้านปีหลังจากบิกแบง แต่เมื่อพวกเขามองลึกลงไปประมาณ 200 ล้านปีก่อนหน้าพวกเขาพบเพียงหนึ่ง การผ่อนคลายเกณฑ์การค้นหาของพวกเขาเพิ่มขึ้นอีกไม่กี่คน แต่มีการเปลี่ยนแปลงมากมายเกิดขึ้นในช่วง 200 ล้านปีที่ผ่านมา Illingworth กล่าว
“ กาแลคซีที่ใหญ่กว่าและส่องสว่างมากขึ้นไม่ได้อยู่ที่ 700 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง แต่ในอีก 200 ล้านปีต่อมาก็มีพวกมันอยู่มากมายดังนั้นต้องมีการรวมกาแลคซีขนาดเล็กจำนวนมากในช่วงเวลานั้น” เขากล่าว
นักดาราศาสตร์สามารถกำหนดว่าเมื่อใดที่แสงถูกปล่อยออกมาจากแหล่งไกลโดย redshift ซึ่งเป็นมาตรวัดว่าการขยายตัวของเอกภพขยายความยาวคลื่นของแสงเมื่อมันเดินทางผ่านอวกาศไปในระยะทางไกลขนาดใหญ่ Bouwens เพื่อนหลังปริญญาเอกที่ UCSC และผู้เขียนบทความ Nature เป็นคนแรกที่พัฒนาซอฟต์แวร์เพื่อกรองข้อมูลจากฮับเบิลอย่างเป็นระบบเพื่อค้นหากาแลคซีที่มี Redshift สูง
ข้อมูลมาจากเครื่องมืออันทรงพลังสองอย่างเกี่ยวกับฮับเบิลกล้องขั้นสูงสำหรับการสำรวจ (ACS) และกล้องอินฟราเรดใกล้และสเปคโตรกราฟหลายวัตถุ (NICMOS) นักวิจัยเปรียบเทียบจำนวนกาแลคซีที่ตรวจพบที่ redshift ของ 7 ถึง 8 (700 ล้านปีหลังจากบิกแบง) กับสิ่งที่พวกเขาคาดหวังว่าจะพบว่าประชากรของกาแลคซีนั้นเป็นเหมือนประชากรที่พวกเขาสังเกตเห็นที่ redshift 6 (200 ล้านปีต่อมา) ขึ้นอยู่กับความเข้มงวดของเกณฑ์การคัดเลือกของพวกเขาพวกเขาพบกาแลคซีแห่งหนึ่งที่พวกเขาคาดหวัง 10 หรือสี่แห่งที่พวกเขาคาดว่าจะได้ 17
“ แนวทางของเราให้วิธีการเชิงปริมาณอย่างมากในการวัดการสะสมของโครงสร้างในเอกภพดังนั้นเราจึงสามารถเห็นได้ว่ามันเปลี่ยนแปลงเร็วเพียงใดเมื่อเวลาผ่านไปเมื่อกาแลคซีขนาดเล็กรวมตัวกันเพื่อสร้างสิ่งที่ใหญ่กว่า” Bouwens กล่าว
กาแลคซีที่สำรวจในการสำรวจครั้งนี้มีขนาดเล็กกว่าทางช้างเผือกของเราและกาแลคซียักษ์อื่น ๆ ที่เห็นในทุกวันนี้ในจักรวาลใกล้เคียง กาแลคซียุคแรกเหล่านี้ยังร้อนแรงด้วยการก่อตัวของดาวเปล่งแสงสีน้ำเงินที่เปลี่ยนเป็นแสงสีแดงในระหว่างการเดินทาง 13 พันล้านปีไปยังเครื่องตรวจจับที่ไวต่อฮับเบิล
“ มันน่าทึ่งมากที่เราสามารถมองย้อนกลับไปได้ 13 พันล้านปีก่อน เรากำลังดูกาแลคซีที่พัฒนาไปแล้วจากสารตั้งต้นที่มีขนาดเล็ก แต่เพียงไม่กี่ร้อยล้านปีหลังจากการก่อตัวของดาวดวงแรก” อิลลิงเวิร์ ธ กล่าว
หากทางช้างเผือกเป็นพลเมืองอาวุโสของกาแลคซีกาแลคซีเหล่านี้เป็นเด็กเล็กหรือเด็กก่อนวัยเรียน สำหรับตอนนี้นักวิจัยไม่สามารถตรวจจับกาแลคซีทารกที่มีขนาดเล็กลงซึ่งจะต้องรวมเข้าด้วยกันเพื่อก่อกำเนิดกาแลคซีแห่งแรกที่สดใสเหล่านี้
แต่เมล็ดของกาแลคซีแห่งแรกนั้นสามารถมองเห็นได้ในรังสีไมโครเวฟพื้นหลังของจักรวาลซึ่งตรวจวัดล่าสุดและแม่นยำโดย Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) ซึ่งแสดงความหนาแน่นของความหนาแน่นเล็กน้อยในเอกภพเอกพันธ์ที่น่าทึ่งประมาณ 400,000 ปีหลังจากบิ๊ก ปัง.
“ เร็วมากในการวิวัฒนาการของจักรวาลทุกอย่างราบรื่นมาก แต่เมื่อเวลาผ่านไปเอกภพก็ยิ่งเป็นก้อนขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อแรงโน้มถ่วงดึงสิ่งที่อยู่ในพื้นที่หนาแน่นขึ้น” Bouwens กล่าว “ การสำรวจกาแลคซียุคแรกของเราทำให้เราสามารถวัดได้ว่าเอกภพมีการพัฒนาอย่างรวดเร็วเพียงใดจากกระจุกขนาดเล็กไปจนถึงขนาดใหญ่ขึ้น”
การตรวจจับกาแลคซีแห่งแรกที่ก่อตัวขึ้นนั้นเป็นไปได้ด้วยการสืบต่อจากฮับเบิลกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ซึ่งปัจจุบันมีแผนที่จะเปิดตัวในปี 2556 นายอิลลิงเวิร์ ธ กล่าว ข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการค้นหากาแลคซีแห่งแรกมีอยู่ในเว็บที่ http://firstgalaxies.ucolick.org/
แหล่งต้นฉบับ: ข่าวประชาสัมพันธ์ UCSC
