กล้องโทรทรรศน์อวกาศของเจมส์เวบบ์ได้จับกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลพัดฟองสบู่ที่ไม่คาดคิดในก๊าซรอบ ๆ เพียง 330 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง
กาแล็กซี่ขนานนาม Jades-GS-Z13-1 เป็นเครื่องหมายสัญญาณแรกสุดยังเห็นยุคของการปรับแต่ง Cosmic reionizationช่วงเวลาการเปลี่ยนแปลงในประวัติศาสตร์ของจักรวาลเมื่อดาวและกาแลคซีแรกเริ่มเปลี่ยนสภาพแวดล้อมของพวกเขานักดาราศาสตร์รายงานในวันที่ 27 มีนาคมธรรมชาติ-
“ มันทำให้พินอยู่ในแผนที่ของจุดแรกที่ [reionization] มีแนวโน้มที่จะเริ่มขึ้นแล้ว” นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ Joris Witstok กล่าวที่มหาวิทยาลัยโคเปนเฮเกนกล่าว “ ไม่มีใครคาดการณ์ว่ามันจะเป็นวันนี้” ในประวัติศาสตร์ของจักรวาล
เป็นเวลาหลายล้านปีก่อนที่ Jades-GS-Z13-1 และอื่น ๆ เช่นมันเริ่มส่องแสงจักรวาลเต็มไปด้วยก๊าซเย็นและเป็นกลางส่วนใหญ่ไฮโดรเจนและฮีเลียม ก๊าซนี้ดูดซับแสงสั้น ๆ จากดาวใด ๆ ที่ส่องแสงมาก่อนประมาณ 200 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง แต่เมื่อดาวฤกษ์เริ่มเผาไหม้และรวมตัวกันเป็นกาแลคซีมากขึ้นเรื่อย ๆ พวกมันผลิตแสงอัลตราไวโอเลตได้มากพอที่จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอมก๊าซที่เป็นกลางทำให้เกิดไอออนและทำให้ก๊าซโปร่งใสเป็นแสงสั้น ๆ
สัญญาณที่ชัดเจนอย่างหนึ่งของไอออนไนซ์นี้มาในความยาวคลื่น UV โดยเฉพาะของแสงที่เรียกว่า Lyman-αซึ่งผลิตโดยอะตอมไฮโดรเจนที่ตื่นเต้นที่กลับสู่สถานะพลังงานต่ำที่สุด การเห็นโฟตอน Lyman-αที่เล็ดลอดออกมาจากกาแลคซีหมายความว่ากาแลคซีต้องเป่าฟองก๊าซไอออนที่อยู่รอบ ๆ มันใหญ่พอที่จะปล่อยให้อนุภาคของแสงไปถึงกล้องโทรทรรศน์ของเราในวันนี้
“ คุณสามารถนึกถึงกาแลคซีเป็นไฟฉาย Lyman-αตัวน้อย” Steven Finkelstein นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสตินกล่าวซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาใหม่ “ ถ้าคุณสามารถเห็น Lyman-αก็หมายความว่าพวกเขากำลังนั่งอยู่ในส่วนที่แตกตัวเป็นไอออนของจักรวาล” หากคุณไม่เห็น Lyman-αกาแลคซีจะถูกปกคลุมไปด้วยหมอกไฮโดรเจนที่เป็นกลาง
การสังเกตก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าจักรวาลได้รับการทำให้เป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ประมาณหนึ่งพันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง แต่มันก็ยากที่จะบอกเมื่อเริ่มกระบวนการหรือสิ่งที่ทำให้เกิดแสง
Witstok และเพื่อนร่วมงานใช้ JWST เพื่อสังเกต Jades-GS-Z13-1 ซึ่งเป็นหนึ่งในกาแลคซียุคแรก ๆ ที่ชัดเจนที่สุดเป็นเวลาเกือบ 19 ชั่วโมงโดยแยกแสงสว่างออกเป็นความยาวคลื่นเพื่อค้นหารายละเอียดของการแต่งหน้าของกาแลคซี
JWST ได้รับการออกแบบมาเพื่อค้นหากาแลคซีโบราณที่ยอดเยี่ยมเหล่านี้ เมื่อจักรวาลขยายตัวแสงอัลตราไวโอเลตที่กาแลคซีเหล่านี้ปล่อยออกมา แต่เดิมจะยืดออกไปนานขึ้นและความยาวคลื่นอินฟราเรด ตั้งแต่เริ่มต้นการดำเนินงานในปี 2565 เครื่องตรวจจับอินฟราเรดที่มีความละเอียดอ่อนของ JWST ได้เปิดขึ้นแสงของใครมาจากเร็วที่สุดน้อยกว่า 300 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง
ด้วยความประหลาดใจของพวกเขานักวิจัยพบสัญญาณที่ชัดเจนและสดใสของโฟตอน Lyman-αที่มาจาก Jades-GS-Z13-1 หากคุณยืนอยู่ข้างกาแล็กซี่แสงเพียงลำพังนี้จะส่องแสงถึง 10 พันล้านดวง
“ ทันใดนั้นเราก็เห็นสายการปล่อยก๊าซเรือนกระจกขนาดใหญ่ที่เฟื่องฟู” ซึ่งทำให้กาแลคซีที่อยู่ห่างไกลทั้งหมด JWST พบว่า“ ดูน่าเบื่อนิดหน่อย” วิตสต็อกกล่าว “ เพียงแค่ความแข็งแกร่งที่บริสุทธิ์ของมันบอกเราว่าแหล่งที่มานี้จะต้องมีพลังจริงๆและไม่เหมือนสิ่งที่เราเคยเห็นมาก่อน”
การค้นพบคือ“ ทั้งที่น่าประหลาดใจและน่าตื่นเต้น” นักจักรวาลวิทยามิเคเล่เทรนติจากมหาวิทยาลัยเมลเบิร์นซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาและเขียนบทความมุมมองที่มาพร้อมกับกระดาษในธรรมชาติ- “ ฉันจะไม่คาดหวังว่าแสงอัลตราไวโอเลตที่ปล่อยออกมาจากกาแลคซีนี้เป็น Lyman-αเพื่อให้สามารถเข้าถึง JWST ได้” เธอกล่าว “ สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่ากาแลคซีที่ก่อตัวขึ้นในช่วงต้นนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าที่คิดไว้ก่อนหน้านี้ในการอุ่นจักรวาล”
ยังไม่ชัดเจนว่าแหล่งกำเนิดของแสงคืออะไร แสงอาจมาจากสสารที่ร้อนเมื่อมันตกลงไปบนหลุมดำมวลมหาศาลที่ศูนย์กลางของกาแล็กซี่ ขนาดกะทัดรัดของ Galaxy รองรับความคิดนี้-ดูเหมือนว่ามันเป็นเพียงประมาณ 230 ปีแสงข้ามเมื่อเทียบกับ 32,000 ปีแสงสำหรับทางช้างเผือก
แสงอาจมาจากดวงดาวที่ร้อนแรงและมีขนาดใหญ่มากประมาณ 100 ถึง 300 เท่าของดวงอาทิตย์และร้อนกว่า 15 เท่า จำเป็นต้องมีการสังเกตเพิ่มเติมเพื่อหาว่ามันคืออะไร แต่ทั้งสองมีผลกระทบต่อเงื่อนไขในจักรวาลยุคแรก
“ ความเป็นไปได้ทั้งสองกำลังกระตุ้นให้เกิดนวัตกรรม” เทรนติกล่าว “ ฉันคาดหวังว่านักทฤษฎีจะอยู่บนกระดานวาดภาพพัฒนารุ่นใหม่สำหรับวิวัฒนาการของกาแล็กซี่และแบล็กหลุมในช่วงรุ่งอรุณของจักรวาลในขณะที่ผู้สังเกตการณ์จะพยายามค้นพบกาแลคซีที่คล้ายกันเพิ่มเติมเพื่อแก้ปริศนา”
