การค้นพบกาแล็กซีขนาดใหญ่ที่หยุดการสร้างดาวดวงใหม่ในขณะที่จักรวาลมีอายุเพียง 1.65 พันล้านปี หมายความว่าเราอาจต้องทบทวนทฤษฎีของเราเกี่ยวกับการเกิดกาแล็กซีใหม่ กาแล็กซีนี้รู้จักกันในชื่อ ZF-COSMOS-20115 ก่อกำเนิดดาวฤกษ์ทั้งหมด (มากกว่าที่ทางช้างเผือกของเรามีอยู่ในปัจจุบันถึงสามเท่า) ผ่านเหตุการณ์การระเบิดแสงอย่างรุนแรง แต่มันหยุดก่อตัวเป็นดาวฤกษ์และกลายเป็นกาแล็กซี “สีแดงและตายแล้ว” ไม่เกินหนึ่งพันล้านปีหลังจากบิกแบง กาแลคซีดังกล่าวมีอยู่ทั่วไปในจักรวาลของ
เราในปัจจุบัน แต่ไม่คาดคิดว่าจะมีอยู่ในยุคโบราณนี้ กาแล็กซีเปลี่ยน
เป็นสีแดงเมื่อหยุดก่อตัวดาวฤกษ์ เนื่องจากไม่มีดาวฤกษ์สีน้ำเงินร้อนที่มีอายุการใช้งานสั้นมาก
การค้นพบนี้โดยทีมงานของเราสร้างสถิติใหม่สำหรับกาแลคซีสีแดงขนาดใหญ่ที่เก่าแก่ที่สุด โดยมีรายละเอียดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Natureในเดือนนี้
การตัดสินใจที่ดีขึ้นเริ่มต้นด้วยข้อมูลที่ดีขึ้น
เป็นการค้นพบที่หายากอย่างไม่น่าเชื่อซึ่งเป็นความท้าทายใหม่สำหรับแบบจำลองวิวัฒนาการของกาแล็กซีเพื่อรองรับการมีอยู่ของกาแลคซีดังกล่าวก่อนหน้านี้มากในเอกภพ
การค้นพบก่อนหน้านี้
เพื่ออธิบายการค้นพบนี้ในบริบท ผมขอเสนอประวัติการวิจัยดาราจักรมวลมากยุคแรกโดยย่อ
ในปี 2004 ฉันได้เขียน บทความเกี่ยวกับธรรมชาติที่คล้ายกันอย่างเหลือเชื่อเกี่ยวกับการมีอยู่ของกาแลคซีเก่าแก่ขนาดใหญ่ในเอกภพยุคแรกซึ่งถูกค้นพบในการสำรวจลึกด้วยอินฟราเรดใกล้ ในเวลานั้นเรากำลังมองย้อนกลับไปในอวกาศเป็นเวลา 3 พันล้านปีหลังจากบิกแบง
สิ่งเหล่านี้เป็นความท้าทายสำหรับแบบจำลองการก่อตัวดาราจักรที่นักวิทยาศาสตร์กำลังทำงานด้วยในขณะนั้น ซึ่งเป็นช่วงเริ่มต้นที่ภาพการก่อตัวดาราจักรของเราถูกเขียนขึ้นใหม่อย่างรวดเร็ว
ในเวลานั้น ภาพของกาแลคซีที่ก่อตัวขึ้นจากการรวมตัวกันเป็นลำดับชั้นกำลังเป็นที่นิยม ปัญหาคือนั่นหมายความว่ากาแลคซีมวลมากในปัจจุบันนั้นมีอายุเพียงน้อยนิดเมื่อหลายพันล้านปีก่อน
แต่การเปลี่ยนแปลงที่สำคัญเกิดขึ้น ส่วนหนึ่งมาจากการสังเกตกาแลคซีมวลมากในยุคแรก ๆ การสังเกตกาแลคซีดิสก์ขนาดใหญ่ที่อุดมด้วยก๊าซในยุคเหล่านี้ และการค้นพบ “นักเก็ตสีแดง” – กาแลคซีทรงรีมวลมากขนาดกะทัดรัดมากซึ่งหยุดก่อตัวดาวฤกษ์ก่อนกำหนด บน.
เราย้ายไปยังภาพที่การเติบโตและการก่อตัวของดาราจักรส่วนใหญ่
ขับเคลื่อนโดยการก่อตัวของดาวฤกษ์ภายในดาราจักรเอง จากก๊าซคอสมิกที่เข้ามาในดาราจักร
ก๊าซนี้ถูกป้อนเข้าไปในกาแลคซีตามสายใยของจักรวาลโดยกระแสเย็นที่มีผลตั้งแต่เนิ่นๆ และทำให้เราสามารถขยายกาแลคซีมวลมากได้เร็วยิ่งขึ้นในการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์
นักดาราศาสตร์หลายคนมีส่วนร่วมในการพัฒนาเหล่านี้ และเป็นเรื่องสนุกที่ได้มีบทบาทเล็กน้อย
การค้นพบครั้งใหม่
แล้วการค้นพบครั้งใหม่นี้ล่ะ? สิ่งนี้เกิดขึ้นจาก การสำรวจ ZFOURGEซึ่งเป็นการสำรวจภาพระยะใกล้อินฟราเรดเชิงลึกที่เราดำเนินการกับกล้องโทรทรรศน์ Magellanในชิลีตั้งแต่ปี 2010
ย้อนกลับไปในปี 2013 หนึ่งในนักศึกษาของเรา Caroline Straatman จาก Leiden University ได้ค้นพบประชากรที่มีจุดสีแดงซีดในการสำรวจ ZFOURGE
จุดเหล่านี้สว่างในช่วงอินฟราเรดใกล้ แต่จางมากในแถบความยาวคลื่นอื่นๆ อีก 35 แถบที่เราสังเกตเห็น จุดสูงสุดนี้บ่งบอกถึงการมีอยู่ของดาวฤกษ์อายุประมาณ 500 ล้านปีแต่มีการเลื่อนสีแดงของจักรวาลครั้งใหญ่
ในเอกภพท้องถิ่น จุดสูงสุดนี้ปรากฏเป็นแสงสีน้ำเงิน ดังนั้น redshift จึงชี้ไปที่ช่วงเวลาประมาณ 1.5 พันล้านปีหลังจากบิกแบง แสงบ่งชี้ว่าไม่มีดาวอายุน้อยอยู่ และความสว่างใกล้อินฟราเรดบ่งชี้ว่าวัตถุเหล่านี้มีมวลมาก (10 11 เท่าของมวลดวงอาทิตย์)
ทางช้างเผือกของเราเติบโตอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 12 พันล้านปี แต่มีมวลน้อยกว่า 3-5 เท่า
ที่น่าทึ่งยิ่งกว่านั้น กาแล็กซีดูเหมือนวงรีและเกือบจะเป็นจุดกำเนิด แม้จะมีการสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลที่มีความละเอียดสูงก็ตาม พวกมันห่างกันไม่ถึง 5,000 ปีแสง นักเก็ตสีแดงหนาแน่นมากเร็วกว่าที่ใคร ๆ คาดคิด
ในปี พ.ศ. 2555 สเปกโตรกราฟอินฟราเรดย่านใกล้อันทรงพลังแบบใหม่ได้รับการว่าจ้างจากกล้องโทรทรรศน์ WM Keckในฮาวาย ปีที่แล้วเราใช้มันเพื่อรับแสงสองคืนบนวัตถุเหล่านี้บางส่วน
เราประหลาดใจเมื่อเราได้รับสเปกตรัมที่สว่างที่สุด (และใหญ่ที่สุด) พวกเขาแสดงให้เห็นลักษณะเฉพาะที่ชัดเจนของเส้นการดูดกลืนแสงของดาว Balmerอายุประมาณ 500 ล้านปี ที่สำคัญไม่มีสัญญาณของการก่อตัวดาวในปัจจุบัน
กาแล็กซีนี้มีมวลมากแล้วและมีอายุระหว่าง 500 ล้านถึง 1 พันล้านปี
มันต้องก่อตัวเร็วมาก แล้วการก่อตัวของดาวก็ตายอย่างรวดเร็ว พฤติกรรมสุดโต่งนี้อาจต้องมีการเขียนภาพการก่อตัวของกาแลคซีใหม่อย่างมีนัยสำคัญในช่วงพันล้านปีแรกของประวัติศาสตร์จักรวาล
ทำไม เราคิดว่ากาแลคซีก่อตัวขึ้นในใจกลางของรัศมีของสสารมืดเย็น อนุภาคของสสารมืดไม่ได้สร้างจากอะตอมธรรมดา และนักฟิสิกส์ของอนุภาคยังคงพยายามตรวจจับสิ่งเหล่านี้ในห้องปฏิบัติการ
รัศมีเหล่านี้สามารถก่อตัวได้เร็วมากและทำหน้าที่เป็นเมล็ดสำหรับการก่อตัวของกาแลคซี ทำให้เป็นจุดเริ่มต้น หากไม่มีสสารมืดก็ยากที่จะก่อตัวเป็นดาราจักรใดๆ
ปัญหาคือในช่วงแรกนี้มีรัศมีสสารมืดมวลมากไม่เพียงพอที่จะรองรับกาแลคซีขนาดใหญ่เช่นนี้ได้ ผลที่ตามมาในจักรวาลจำลองเราไม่พบประชากรของดาราจักรที่ไม่ก่อตัวดาวเร็วขนาดนี้ และเราไม่พบบรรพบุรุษขนาดใหญ่ที่มีอัตราการก่อตัวของดาวมากเมื่อพันล้านปีก่อน
ดังนั้นเราต้องการสองสูตรสำหรับการก่อตัวของกาแลคซีซึ่งบางส่วนก่อตัวอย่างรวดเร็วและส่วนที่เหลือใช้เวลา 12 พันล้านปีหรือไม่?
เวลาจะบอกเอง. ประวัติของสาขานี้แสดงให้เห็นว่าชุมชนทางทฤษฎีมีบันทึกที่แข็งแกร่งมากของ postdiction (ซึ่งตรงข้ามกับการทำนาย) และฉันคาดว่าเอกสารจำนวนมากจะปรากฎขึ้นในอีกไม่กี่สัปดาห์ข้างหน้าเพื่ออธิบายวัตถุนี้!
Credit : เว็บแทงบอล
