นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของ NASA นำเสนอผลลัพธ์แรกของการวิเคราะห์ทางวิทยาศาสตร์ของพวกเขา
ผลการศึกษาซึ่งได้แก่แสดงให้เห็นในการประชุมประจำปีของ American Astronomical Society ในซีแอตเติล แสดงให้เห็นว่ากาแล็กซีอายุน้อยที่ห่างไกลของเอกภพยุคแรกมีคุณสมบัติคล้ายคลึงกันกับกาแล็กซีถั่วเขียวที่หายากแต่เป็นที่รู้จักกันดีซึ่งตั้งอยู่ในส่วนที่ศึกษาของเอกภพ
กาแล็กซีของเอกภพยุคแรกในภาพ Webb รูปภาพ: NASA, ESA, CSA และ STScI
กาแล็กซีถั่วเขียวคืออะไร
กาแล็กซีถั่วหรือกาแล็กซีถั่วเขียว—นี่คือกาแล็กซีขนาดกะทัดรัดประเภทหนึ่งที่มีการก่อตัวของดาวฤกษ์ที่ว่องไวมาก พวกมันถูกค้นพบครั้งแรกในปี 2009 โดยนักดาราศาสตร์อาสาสมัครในขณะที่ตรวจสอบผลการสำรวจ Sloan Digital Sky นี่คือการศึกษาทางดาราศาสตร์ขนาดใหญ่เกี่ยวกับการเลื่อนสีแดงของดวงดาวและกาแล็กซี ซึ่งดำเนินการโดยใช้กล้องโทรทรรศน์มุมกว้าง 2.5 เมตรของหอดูดาว Apache Point
นำผลการสังเกตมาวิเคราะห์และจำแนกตามนักดาราศาสตร์อาสาสมัครที่เข้าร่วมโครงการ Galaxy Zoo นักวิจัยพบกาแลคซีขนาดเล็กจำนวนมากในภาพที่ดูเหมือนจุดสีเขียวเรืองแสงคล้ายเมล็ดถั่ว กาแล็กซีดังกล่าวตั้งอยู่ค่อนข้างใกล้กับทางช้างเผือก: ในระยะทางเพียงไม่กี่ร้อยล้านปีแสง (เทียบไม่ได้กับกาแลคซีในเอกภพยุคแรกที่มีระยะทาง 12-13 พันล้านปีแสง)
กาแล็กซี่ถั่วเขียว. ภาพ: Richard Nowell, CC BY-SA 3.0 ผ่าน Wikimedia Commons
สีของกาแล็กซีถั่วนั้นผิดปกติเพราะส่วนสำคัญของการแผ่รังสีในนั้นมาจากเมฆก๊าซที่ส่องสว่าง เมฆแก๊สผลิตแสงที่ความยาวคลื่นเฉพาะ ซึ่งแตกต่างจากดาวฤกษ์ที่เปล่งแสงออกมาในส่วนต่างๆ ของสเปกตรัม นอกจากนี้ กาแล็กซีถั่วยังมีขนาดเล็กมาก โดยเฉลี่ยแล้วมีขนาดประมาณ 5,000 ปีแสง หรือ 5% ของขนาดทางช้างเผือก
"เจมส์ เว็บบ์" สอบสวนอะไร?
กาแล็กซีสามแห่งของเอกภพยุคแรกในภาพท้องฟ้าลึกรอบกระจุกดาราจักรขนาดใหญ่ SMACS 0723 ภาพ: NASA, ESA, CSA และ STScI
ในการทำงาน นักวิจัยวิเคราะห์ข้อมูลรวบรวมขณะสำรวจบริเวณท้องฟ้าลึกรอบกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ SMACS 0723 ผลการศึกษาแรกเริ่มทำให้ได้ภาพที่มีชื่อเสียงที่สุดและเป็นภาพแรกที่เผยแพร่อย่างเป็นทางการโดยทีมงานกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ในฤดูร้อนปี 2565
มวลของกระจุกดาวทำให้มันกลายเป็นเลนส์ความโน้มถ่วงซึ่งทั้งขยายและบิดเบือนรูปลักษณ์ของกาแลคซีพื้นหลัง นอกเหนือจากการสร้างภาพที่มีสีสันแล้ว James Webb ยังใช้ Near Infrared Spectrograph (NIRSpec) เพื่อวิเคราะห์สเปกตรัมของกาแลคซีที่เลือกในพื้นที่ศึกษา
นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์เห็นอะไร?
ในบรรดากาแลคซีที่สลัวที่สุดที่อยู่นอกกระจุกได้แก่พบวัตถุอินฟราเรดขนาดกะทัดรัดสามชิ้นที่มีลักษณะเหมือนเมล็ดถั่วเขียว ในเวลาเดียวกันเลนส์ความโน้มถ่วง SMACS 0723 ที่อยู่ไกลที่สุดถูกขยายประมาณ 10 เท่า ซึ่งทำให้สามารถตรวจสอบคุณสมบัติโดยละเอียดได้ ในเวลาเดียวกัน แสงจากมันเดินทางมายังโลกมากกว่า 13,000 ล้านปีแสง และกาแล็กซีก็ถือกำเนิดขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุประมาณ 5% ของอายุปัจจุบัน
การวิเคราะห์สเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจากกาแลคซีเหล่านี้การแก้ไขสำหรับ redshift แสดงให้เห็นว่าการปล่อยพีคที่ความยาวคลื่นต่างกันจากดาราจักรขนาดเล็กของเอกภพยุคแรกและจากดาราจักรถั่วลันเตาที่ตรงกัน เส้นเปล่งรังสีแสดงลักษณะการแผ่รังสีของไฮโดรเจน ออกซิเจน และนีออน
เส้นสเปกตรัมจากกาแล็กซีถั่วเขียว 2 กาแล็กซี (บนสุด) และกาแล็กซีใหม่ 3 แห่งของเอกภพยุคแรก (ล่าง) ภาพ: NASA's Goddard Space Flight Center/Rhoads et al. 2023
ทำไมสิ่งนี้จึงสำคัญ
กาแล็กซีสองแห่งที่เว็บบ์สำรวจประกอบด้วยออกซิเจนประมาณ 20% ของทางช้างเผือก ซึ่งอยู่ใกล้มากกับกาแล็กซีถั่วเขียวที่รู้จัก กาแล็กซีที่สามนั้นผิดปกติยิ่งกว่า: มันมีออกซิเจนประมาณ 2% ตามสัดส่วนของทางช้างเผือก และอาจเป็นกาแล็กซีดึกดำบรรพ์ทางเคมีมากที่สุดเท่าที่รู้จัก
เราเห็นวัตถุเหล่านี้ตามที่เป็นจริงดำรงอยู่จนถึง 13.1 พันล้านปีก่อน เมื่อเอกภพมีอายุมากกว่าอายุปัจจุบันประมาณ 5% และเราเห็นว่าสิ่งเหล่านี้คือกาแลคซีอายุน้อยในทุกแง่มุม - เต็มไปด้วยดาวอายุน้อยและก๊าซส่องสว่างที่มีผลิตภัณฑ์เคมีเล็กน้อยที่นำกลับมาใช้ใหม่จากดาวฤกษ์ยุคก่อน
Sangita Malhotra นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ของ NASA Goddard Space Flight Center และผู้ร่วมวิจัย
ซ้าย:J122051+491255 เป็นกาแล็กซีถั่วเขียวที่อยู่ห่างจากโลกประมาณ 170 ล้านปีแสง ขวา: หนึ่งในกาแลคซีใหม่ 04590 แสงที่เดินทางมายังโลก 13,100 ล้านปีแสง รูปภาพ: SDSS และ NASA, ESA, CSA และ STScI
การค้นพบความคล้ายคลึงกันระหว่างกาแลคซีแรกและระบบถั่วเขียวเปิดโอกาสพิเศษสำหรับการศึกษาวิวัฒนาการของจักรวาลที่ดีขึ้น ความใกล้ชิดของกาแลคซีขนาดกะทัดรัดเหล่านี้กับทางช้างเผือกทำให้สามารถใช้เครื่องมือและการสังเกตการณ์ที่หลากหลายเพื่อศึกษากระบวนการที่ดูเหมือนจะนำไปสู่การก่อตัวของความหลากหลายทั้งหมดของจักรวาลสมัยใหม่
อ่านเพิ่มเติม:
ภาพถ่ายที่สวยที่สุดของ "Webb" ในปี 2022: ดูว่ากล้องโทรทรรศน์มูลค่า 10 พันล้านดอลลาร์ทำอะไรได้บ้าง
พระอาทิตย์เปิดปีแสงวาบแรงสุดขั้ว
ความลับของความทนทานของคอนกรีตโรมันถูกเปิดเผย: สามารถซ่อมแซมได้