บาคาร่ากาแล็กซีอันเงียบสงบในเอกภพยุคแรกนั้นกำลังพ่นดาวออกมา

PASADENA, Calif. — การจัดตำแหน่งท้องฟ้าที่โชคดีทำบาคาร่าให้นักดาราศาสตร์ได้มองเห็นดาราจักรในเอกภพยุคแรกๆ ที่หาดูได้ยาก ซึ่งกำลังสร้างสภาพแวดล้อมโดยรอบด้วยองค์ประกอบที่จำเป็นในการสร้างดาวและกาแลคซีรุ่นต่อๆ ไปกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลจากบิ๊กแบงนั้นถูกมองว่าเป็นเพียง 700 ล้านปีหลังมีก๊าซไหลผ่านขอบของมัน ฮอลลิส อาคินส์ เป็นดาราจักรที่วิ่งออกจากโรงสีที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งสามารถเติบโตเป็นบางอย่างเช่นทางช้างเผือกเพื่อแสดงพฤติกรรมที่ซับซ้อนเช่นนี้ นักดาราศาสตร์ฮอลลิส อาคินส์ กล่าวเมื่อวันที่ 14 มิถุนายน ระหว่างการแถลงข่าวที่การประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน

“ผลลัพธ์เหล่านี้ยังบอกเราด้วยว่ากิจกรรมการไหล

ออกนี้ดูเหมือนว่าจะสามารถกำหนดวิวัฒนาการของกาแลคซีได้ แม้กระทั่งในช่วงเริ่มต้นของจักรวาลนี้” Akins นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยเทกซัสออสตินกล่าว เขาและเพื่อนร่วมงานได้ส่งข้อค้นพบ 14 มิถุนายนไปที่ arXiv.org

ดาราจักรที่เรียกกันว่า A1689-zD1 ปรากฏขึ้นในแสงที่ขยายโดย Abell 1689 ซึ่งเป็นกระจุกดาราจักรขนาดใหญ่ที่สามารถโค้งงอและทำให้แรงขึ้น หรือเลนส์โน้มถ่วงแสงจากดาราจักรแรกสุดของเอกภพ ( SN: 2/13/08; SN: 10/ 6/15 ). เมื่อเทียบกับดาราจักรอื่นที่สำรวจในเอกภพยุคแรก A1689-zD1 ไม่ได้สร้างดาวจำนวนมาก — เพียงประมาณ 30 ดวงอาทิตย์ในแต่ละปี — หมายความว่าดาราจักรไม่สว่างมากสำหรับกล้องโทรทรรศน์ของเรา แต่กระจุกที่ขวางอยู่ขยายแสงของ A1689-zD1 ได้เกือบ 10 เท่า

Akins และเพื่อนร่วมงานได้ศึกษาแสงจากเลนส์ด้วย Atacama Large Millimeter/submillimeter Array หรือ ALMA ซึ่งเป็นเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์วิทยุขนาดใหญ่ในชิลี ทีมงานได้ทำแผนที่ความเข้มของเส้นสเปกตรัมของออกซิเจน ตัวติดตามก๊าซที่แตกตัวเป็นไอออนที่ร้อน และเส้นสเปกตรัมของคาร์บอน ตัวติดตามสำหรับก๊าซที่เป็นกลางที่เย็นจัด ก๊าซร้อนปรากฏขึ้นในที่ที่ดาวสว่างอยู่ แต่ก๊าซเย็นขยายออกไปไกลถึงสี่เท่า ซึ่งทีมงานไม่คาดคิด

Akins กล่าวว่า “ต้องมีกลไกบางอย่าง [ในการดึง] คาร์บอนออกสู่ตัวกลางของกาแลคซี

มีเพียงไม่กี่สถานการณ์เท่านั้นที่สามารถอธิบายได้ว่าก๊าซที่ไหลออก บางทีกาแลคซีขนาดเล็กอาจรวมตัวกับ A1689-zD1 และปล่อยก๊าซออกไปไกลออกไปในที่ที่มันเย็นตัวลง Akins กล่าว หรือบางทีความร้อนจากการก่อตัวดาวฤกษ์ก็ดันแก๊สออกมา อย่างหลังจะเป็นเรื่องน่าประหลาดใจเมื่อพิจารณาถึงอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างต่ำในดาราจักรนี้ ในขณะที่นักดาราศาสตร์ได้เห็นก๊าซที่ไหลออกในดาราจักรอื่นในยุคแรกๆ ของจักรวาล ดาราจักรเหล่านั้นก็คึกคักไปด้วยกิจกรรม ซึ่งรวมถึงการเปลี่ยนมวลมวลดวงอาทิตย์เป็นพันๆ ดวงให้เป็นดาวฤกษ์ต่อปี

ภาพวิทยุของ Galaxy A169-zD1

Galaxy A169-zD1 (ในภาพเป็นคลื่นวิทยุ) มีอยู่ใน 700 ล้านปีแรกของจักรวาล

ALMA/ESO, NAOJ และ NRAO; H. AKINS/วิทยาลัยกรินเนลล์; ข. แซกซ์ตัน/NRAO/AUI/NSF

นักวิจัยได้ใช้ข้อมูล ALMA อีกครั้งเพื่อวัดการเคลื่อนที่ของก๊าซไอออไนซ์ที่เย็นจัดและเย็นจัด ก๊าซร้อนแสดงการเคลื่อนไหวโดยรวมที่ใหญ่กว่าก๊าซเย็น ซึ่งหมายความว่ามันถูกผลักออกจากศูนย์กลางของ A1689-zD1 ไปยังบริเวณรอบนอก Akins กล่าวในการแถลงข่าว

แม้ว่าดาราจักรจะมีอัตราการเกิดดาวที่ค่อนข้างต่ำ แต่ Akins และเพื่อนร่วมงานของเขายังคงคิดว่าดาวฤกษ์ที่มีมวลดวงอาทิตย์ 30 ดวงต่อปีให้ความร้อนแก่แก๊สมากพอที่จะผลักออกจากใจกลางดาราจักร การสังเกตการณ์ชี้ให้เห็นถึงการไหลของก๊าซจำนวนมากอย่างมีระเบียบมากขึ้น ซึ่งหมายถึงการไหลออก อย่างไรก็ตาม นักวิจัยกำลังวิเคราะห์การเคลื่อนที่ของก๊าซในรายละเอียดเพิ่มเติม และยังไม่สามารถแยกแยะสถานการณ์อื่นได้

พวกเขาคิดว่าเมื่อก๊าซร้อนไหลออก มันจะขยายตัวและเย็นตัวลงในที่สุด Akins กล่าว นั่นคือเหตุผลที่พวกเขาเห็นก๊าซที่เย็นกว่าไหลผ่านขอบดาราจักร ก๊าซที่อุดมด้วยธาตุหนักนั้นทำให้มวลสารในกาแล็กซีสมบูรณ์ยิ่งขึ้นและในที่สุดจะรวมเข้ากับดาวฤกษ์รุ่นหลังๆ ( SN: 6/17/15 ) เนื่องจากการดึงของแรงโน้มถ่วง ก๊าซเย็น ซึ่งมักจะมีองค์ประกอบหนักน้อยกว่า รอบดาราจักรก็ตกลงสู่ใจกลางดาราจักรด้วย ดังนั้น A1689-zD1 จึงสามารถสร้างดาวต่อไปได้

การสังเกตของ A1689-zD1 เหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการไหลของก๊าซนี้ไม่ได้เกิดขึ้นเฉพาะในดาราจักรสุดโต่งและซูเปอร์ไบร์ทเท่านั้น แต่ยังเกิดขึ้นในดาราจักรปกติในเอกภพยุคแรกอีกด้วย “การรู้ว่าวัฏจักรนี้ทำงานอย่างไรช่วยให้เราเข้าใจว่ากาแลคซีเหล่านี้ก่อตัวดาวฤกษ์อย่างไรและเติบโตอย่างไร” Andreas Faisst นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของ Caltech ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษากล่าว

นักดาราศาสตร์ยังไม่เรียนรู้เกี่ยวกับ A1689-zD1 เช่นกัน Faisst กล่าวว่า “มันเป็นเป้าหมายที่ยอดเยี่ยมสำหรับการสังเกตติดตามผล เพื่อนร่วมงานของ Akins หลายคนวางแผนที่จะทำเช่นนั้นกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ( SN: 10/6/21 )บาคาร่า