นักดาราศาสตร์กล่าวว่าหนึ่งในกาแลคซีที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยสังเกตมามีแนวโน้มที่จะหมุนรอบตัวเอง ทีมงานนานาชาติที่นำโดย Tsuyoshi Tokuoka จาก Waseda University ประเทศญี่ปุ่น ค้นพบการเคลื่อนไหวโดยใช้การสังเกตจาก Atacama Large Millimetre/submillimetre Array (ALMA) ในประเทศชิลี ผลลัพธ์ที่ได้นำเสนอข้อมูลเชิงลึกใหม่ที่สำคัญเกี่ยวกับวิวัฒนาการของดาราจักรที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่ และสามารถให้คำแนะนำที่เป็นประโยชน์สำหรับการสังเกตการณ์ที่จะเกิดขึ้นด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (JWST)
เมื่อกาแลคซีเริ่มก่อตัวขึ้น เอกภพอยู่ใน "ยุคมืด" ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่สสารเกือบทั้งหมดเย็นและโปร่งใส เมื่อสสารยุบตัวลงภายใต้แรงโน้มถ่วง กาแลคซีต่างๆ ก็ก่อตัวขึ้น เริ่มจากการก่อตัวของดาวฤกษ์ในใจกลางกาแลคซีที่เพิ่งตั้งไข่ และกระตุ้นสิ่งที่เรียกว่า "ยุคแห่งการรีไอออนไนซ์" ซึ่งยุติยุคมืด จากจุดนั้น การก่อตัวของดาวกระจายออกไปสู่จานดาราจักรที่หมุน ซึ่งตอนนี้มีดาวดวงใหม่กว่าอาศัยอยู่
นักดาราศาสตร์ยังมีอีกมากที่ต้องเรียนรู้เกี่ยวกับฟิสิกส์ที่ควบคุมดาราจักรโบราณเหล่านี้ เพื่อให้กระจ่างแก่คำถามเหล่านี้ รวมถึงต้นกำเนิดของการหมุนรอบตัวเองของกาแล็กซี โทคุโอกะและเพื่อนร่วมงานหันมาใช้ข้อสังเกตจาก ALMA เครื่องมือนี้ได้ปฏิวัติการสังเกตดาราจักรระยะไกลที่มีการเลื่อนสีแดงสูง เนื่องจากความละเอียดเชิงพื้นที่และความถี่ที่น่าประทับใจ
ในการศึกษาล่าสุด นักวิจัยใช้ ALMA เพื่อศึกษา MACS1149-JD1: กาแล็กซีเลนส์แรงโน้มถ่วงที่อยู่ห่างออกไปกว่า 10 ล้านปีแสง ทำให้เป็นหนึ่งในวัตถุที่อยู่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยได้รับการยืนยัน นักดาราศาสตร์ค้นพบว่า JD1 มีประชากรของดาวฤกษ์อายุประมาณ 300 ล้านปีผ่านสเปกโทรสโกปี ซึ่งกำเนิดของมันได้ดีในยุคมืดของเอกภพ – เพียง 270 ล้านปีหลังบิกแบง
การเปลี่ยนสีแดงที่แตกต่างกัน
ทีมตรวจสอบความยาวคลื่นลักษณะเฉพาะที่ปล่อยออกมาจากออกซิเจนไอออนไนซ์สองเท่า (O III) ใน JD1 ก๊าซนี้พบได้ทั่วไปในเศษซากซุปเปอร์โนวา ทำให้เป็นส่วนประกอบสำคัญของวัสดุในมวลสารระหว่างดาว ด้วยความละเอียดของ ALMA ทีมงานสามารถระบุความแปรผันของการปล่อยก๊าซ O III แบบ redshift ในส่วนต่างๆ ของกาแล็กซีได้ สิ่งนี้เผยให้เห็นการไล่ระดับความเร็วของวัตถุในมวลสารระหว่างดาวของ JD1 โดยที่ด้านหนึ่งของกาแลคซีแสดงการเลื่อนสีแดงที่แตกต่างกันอย่างชัดเจน
การสังเกตนี้เป็นไปตามเกณฑ์เกือบทั้งหมดที่ต้องปฏิบัติตามเพื่อยืนยันว่ากาแลคซีกำลังหมุน ทำให้เป็นตัวอย่างแรกสุดของจานหมุนที่เคยค้นพบ ความเร็วในการหมุนของมันยังช้ากว่าที่พบในกาแลคซีอื่นๆ มาก รวมทั้งดาราจักรของเราด้วย ซึ่งบ่งบอกว่าการเคลื่อนที่แบบหมุนของ JD1 ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น
การศึกษาการหมุนรอบตัวเองของกาแล็กซีได้กำหนดแรงโน้มถ่วงที่ดัดแปลงแล้วหรือไม่?
ผลลัพธ์ซึ่งอธิบายไว้ใน จดหมายวารสารทางฟิสิกส์หมายความว่านักดาราศาสตร์มีสถิติความเร็วการหมุนของดาราจักรมากกว่า 95% ของประวัติศาสตร์ทั้งหมดของเอกภพ ซึ่งสมาชิกในทีมกล่าวว่าเป็นขั้นตอนสำคัญในการทำความเข้าใจว่าลักษณะทางกายภาพของดาราจักรมีวิวัฒนาการอย่างไร ตอนนี้ Tokuoka และเพื่อนร่วมงานหวังว่าคำถามที่เหลืออยู่จำนวนมากจะได้รับคำตอบในไม่ช้าด้วยความช่วยเหลือของ JWST ซึ่งน่าจะทำให้พวกเขาสามารถระบุอายุของประชากรดาวฤกษ์เฉพาะภายในกาแลคซีได้
