นักดาราศาสตร์เผยเจอกาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยพบ เป็นภาพกาแล็กซีขณะเอกภพมีอายุเพียง 700 ล้านปีหลังระเบิดบิกแบง ขณะที่อายุปัจจุบันคือ 1.38 หมื่นล้านปี แต่นักวิทยาศาสตร์เชื่อจะได้เจอกาแล็กซีที่ไกลกว่านี้ เมื่อมีอุปกรณ์ที่ดีขึ้น
บาห์แรม โมบาเชอร์ (Bahram Mobasher) และนาวีน เรดดี (Naveen Reddy) นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียในริเวอร์ไซด์ (University of California, Riverside) สหรัฐฯ ได้ค้นพบดาราจักรหรือกาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดนี้ และได้ตีพิมพ์การค้นพบลงในวารสารเนเจอร์ (Nature)
ไซน์เดลีระบุว่าเขาทั้งสองได้ทำงานร่วมกับคณะนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสที่ออสติน (University of Texas at Austin) มหาวิทยาลัยเท็กซัสเอแอนด์เอ็ม (Texas A & M University) และหอดูดาวดาราศาสตร์เชิงแสงสหรัฐ (National Optical Astronomy Observatories)
โมบาเชอร์และเรดดีได้จำแนกกาแล็กซีที่อยู่แสนไกลจากภาพถ่ายเชิงแสงและภาพถ่ายอินฟราเรดที่บันทึกโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) ซึ่งตรวจสอบตามด้วยกล้องโทรทรรศน์เค็ค (Keck Telescope) ในฮาวาย และยืนยันระยะทางของกาแล็กซีที่ตรวจสอบว่าเป็นกาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุด
ภาพกาแล็กซีที่ตรวจสอบนี้เป็นภาพกาแล็กซีขณะเอกภพมีอายุ 700 ล้านปีหลังระเบิดบิกแบง (Big Bang) ขณะที่ปัจจุบันเอกภพมีอายุกว่า 1.38 หมื่นล้านปีแล้ว ซึ่งในการค้นหากาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดนี้ ทีมวิจัยต้องคัดเลือกภาพโดยอิงจากสีของกาแล็กซีที่เข้าข่ายราวๆ 100,000 กาแล็กซี และเป็นภาพที่บันทึกภายใต้โครงการสำรวจขนาดใหญ่แคนเดลส์ (CANDELS) ด้วยกล้องฮับเบิล ที่ใช้เวลารวบรวมในการถ่ายภาพประมาณ 900 ชั่วโมง
ในการวัดระยะทางของกาแล็กซีเหล่านั้น นักดาราศาสตร์ใช้เทคนิคสเปคโตรสโคปี (spectroscopy) เพื่อวัดว่าความยาวคลื่นของแสงจากกาแล็กซีนั้นๆ เลื่อนไปทางสีแดงของเส้นสเปกตรัมแค่ไหน เมื่อแสงเหล่านั้นเดินทางจากกาแล็กซีมาถึงโลก ซึ่งเกิดเนื่องจากเอกภพขยายตัว โดยเรียกปรากฏการณ์ดังกล่าวว่า “เรดชิฟต์” (redshift) ซึ่งเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้นและระยะทางของกาแล็กซีเป็นไปตามสัดส่วน ปรากฏการณ์ดังกล่าวจะช่วยให้นักดาราศาสตร์วัดระยะทางของกาแล็กซีได้
โมบาเชอร์ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ทางด้านฟิสิกส์และดาราศาสตร์เชิงสังเกตการณ์กล่าวว่า สิ่งที่ทำให้กาแล็กซีดังกล่าวแตกต่างจากกาแล็กซีอื่นคือสเปกตรัมที่บ่งบอกถึงระยะทางอย่างแน่ชัด และเนื่องจากแสงเดินทางด้วยความเร็วประมาณ 299,000 กิโลเมตรต่อวินาที ดังนั้น เมื่อเรามองวัตถุที่อยู่ไกลๆ เราก็จะเห็นภาพของวัตถุนั้นในอดีต
“ยิ่งระยะทางของวัตถุที่สังเกตไกลเท่าไหร่ ยิ่งแสดงว่าเราได้เห็นภาพในอดีตมากเท่านั้น ซึ่งทำให้เราศึกษาการกำเนิดของกาแล็กซีในยุคแรกๆ ได้ และเมื่อเปรียบเทียบคุณสมบัติของกาแล็กซีที่ระยะทางต่างๆ ก็จะทำให้เราได้เห็นถึงวิวัฒนาการของแล็กซีตลอดอายุของเอกภพ” โมบาเชอร์อธิบาย
การค้นพบครั้งนี้ยังเกิดขึ้นได้ด้วย MOSFIRE อุปกรณ์ใหม่ที่ติดตั้งบนกล้องโทรทรรศน์เค็ค ซึ่งไม่เป็นแต่เป็นเครื่องมือที่มีความไวสูงเท่านั้น แต่ยังถูกออกแบบมาเพื่อตรวจจับแสงอินฟราเรด ซึ่งคลื่นแสงจากกาแล็กซีอันไกลโพ้นจะขยับไปยังสเปกตรัมในย่านอินฟราเรด และอุปกรณ์ใหม่นี้ยังตรวจจับหลายๆ วัตถุได้พร้อมกัน ทำให้นักดาราศาสตร์สังเกตกาแล็กซีที่อยู่ในข่ายถึง 43 กาแล็กซีได้ภายใน 2 คืน และให้ภาพที่มีคุณภาพสูงกว่าการศึกษาที่ผ่านๆ มา
ด้วยเครื่องมือดังกล่าวนักดาราศาสตร์สามารถวัดระยะทางของกาแล็กซีได้อย่างแม่นยำ ด้วยการวัด “การเปลี่ยนผ่านไลแมนอัลฟา” (Lyman alpha transition) ซึ่งเป็นคุณสมบัติของธาตุไฮโดรเจนที่มีอยู่ดาษดื่น และตรวจวัดกาแล็กซีที่มีอายุมากกว่า 1 พันล้านปีหลังจากเกิดบิกแบงได้ แต่การวัดกาแล็กซีที่เก่าแก่กว่านั้นด้วยคุณสมบัติของไฮโดรเจนกลับเป็นเรื่องยากกว่า
จาก 43 กาแล็กซีที่สังเกตได้จากอุปกรณ์ MOSFIRE ทีมวิจัยตรวจวัดคุณสมบัติไลแมนอัลฟาได้จากกาแล็กซีเพียง 1 กาแล็กซี ชื่อว่ากาแล็กซี z8-GND-5296 ซึ่งการสังเกตของทีมวิจัยเผยให้เห็นว่ากาแล็กซีดังกล่าวก่อกำเนิดดวงดาวขึ้นอย่างฉับไว แต่ละปีผลิตดาวทีมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเรา 300 เท่า ซึ่งเมื่อเปรียบเทียบกับกาแล็กซีทางช้างเผือกของเราแล้ว ทางช้างเผือกผลิตดาวขึ้นมาปีละ 2-3 ดวงเท่านั้น
ด้าน สตีเฟน ฟินเกลสไตน์ (Steven Finkelstein) จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสติน หัวหน้าโครงการใหย่ของฮับเบิลนี้กล่าวว่า เราได้เรียนรู้บางอย่างเกี่ยวกับกาแล็กซีที่อยู่แสนไกล ซึ่งมีอีกหลายพื้นที่ในเอกภพที่มีการก่อตัวของดวงดาวสูงมากกว่าที่เราเคยคิด และคาดว่าจะมีกาแล็กซีคล้ายๆ กันนี้อีกหลายสิบกาแล็กซี
กอปรกับเมื่อใช้อุปกรณ์ดาราศาสตร์ที่มีประสิทธิภาพอย่างกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่ภาคพื้นอย่างกล้องโทรทรรศน์เธอร์ตีมิเตอร์ (Thirty Meter Telescope) ในฮาวาย และกล้องโทรทรรศน์ไจแอนท์แมกเจลแลน (Giant Magellan Telescope) ในชิลี บวกกับกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ (James Webb Space Telescope) ขนาด 6.5 เมตรที่จะส่งขึ้นไปปลายศตวรรษนี้ ฟินเกลสไตน์ เชื่อว่าเราจะได้เจอกาแล็กซีที่อยู่ไกลอีกกว่านี้อีกมาก และจะช่วยให้เห็นถึงกระบวนการก่อกำเนิดกาแล็กซีด้วย
