เว็บสล็อต กาแล็กซีอันบริสุทธิ์ให้เหลือบเห็นสภาวะที่แพร่หลายในเอกภพยุคแรกดาราจักรกำเนิดดาวที่มีออกซิเจนน้อยที่สุดเท่าที่เคยพบมาบ่งชี้ว่าดาราจักรแรกที่จะเกิดขึ้นหลังจากการกำเนิดของเอกภพนั้นเปล่งประกายด้วยดาวมวลมหาศาลที่ทิ้งไว้เบื้องหลังหลุมดำขนาดใหญ่
ดาราจักรดังกล่าวหาได้ยากในขณะนี้ เพราะเกือบจะทันทีที่ดาราจักรเริ่มก่อตัวดาวฤกษ์ ดาวมวลสูงจะผลิตออกซิเจนจำนวนมหาศาล ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่มีมากที่สุดในจักรวาลรองจากไฮโดรเจนและฮีเลียม นักดาราศาสตร์ให้รางวัลแก่กาแล็กซีดังกล่าวไม่กี่แห่งที่อยู่ใกล้บ้าน เพราะพวกเขาให้ภาพคร่าวๆ ว่าสภาพเป็นอย่างไรในเอกภพยุคแรกๆก่อนที่ดาวจะสร้างออกซิเจนได้มาก ( SN: 8/7/19 )
อัตราส่วนออกซิเจนต่อไฮโดรเจนของดาราจักรใหม่
ซึ่งเป็นการวัดมาตรฐานของปริมาณออกซิเจนสัมพัทธ์ในจักรวาลต่ำกว่าร้อยละ 2 ของดวงอาทิตย์นักวิจัยรายงานในบทความที่ปรากฏในวารสาร Astrophysical Journalและโพสต์ออนไลน์เมื่อวันที่ 22 มีนาคมที่ arXiv.org .
นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทาคาชิ โคจิมะ ผู้ซึ่งร่วมกับเพื่อนร่วมงานเป็นผู้ค้นพบวัตถุดังกล่าวในขณะที่เขาอยู่ที่มหาวิทยาลัยโตเกียวกล่าวว่า “เป็นเรื่องยากทีเดียวที่จะหยิบวัตถุหายากเช่นนี้ขึ้นมา
ชื่อ HSC J1631+4426 ดาราจักรที่ทำลายสถิติซึ่งค้นพบโดยใช้กล้องโทรทรรศน์ซูบารุในฮาวาย อยู่ห่างจากโลก 430 ล้านปีแสงในกลุ่มดาวเฮอร์คิวลีส ดาราจักรเป็นดาวแคระ โดยมีดาวฤกษ์สร้างออกซิเจนน้อยกว่าทางช้างเผือกมาก ดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างน้อยเหล่านี้ให้ออกซิเจนเพียงเล็กน้อย: หนึ่งอะตอมต่อไฮโดรเจน 126,000 อะตอม นั่นเป็นเพียง 1.2 ถึง 1.6 เปอร์เซ็นต์ของระดับออกซิเจนในดวงอาทิตย์
Trinh Thuan นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนียในชาร์ลอตส์วิลล์กล่าวว่า “กาแล็กซีใหม่ทุกแห่งนั้นดี” ซึ่งช่วยหาแชมป์คนก่อนเมื่อสี่ปีก่อนกล่าว “เรากำลังนับจำนวน [กาแล็กซีที่มีออกซิเจนต่ำมาก] ในมือของเรา” อัตราส่วนออกซิเจนต่อไฮโดรเจนของกาแลคซีใหม่อยู่ที่ 83 เปอร์เซ็นต์ของเจ้าของสถิติก่อนหน้านี้ J0811+4730 ซึ่งอยู่ห่างออกไป 620 ล้านปีแสงในกลุ่มดาวคม
ใน HSC J1631+4426 โคจิมะและเพื่อนร่วมงานของเขายังพบธาตุเคมีอื่นๆ อีกมากอย่างผิดปกติ นั่นคือ ธาตุเหล็ก แม้ว่าปริมาณธาตุเหล็กโดยรวมในดาราจักรจะต่ำ แต่เราพบว่าอัตราส่วนของธาตุเหล็กต่อออกซิเจนนั้นสูงอย่างน่าประหลาดใจ” เขากล่าว
รูปแบบเดียวกันนี้ยังปรากฏในกาแลคซีที่ไม่มีออกซิเจนในคม ในทางตรงกันข้าม ดาวโบราณในทางช้างเผือกมักจะมีธาตุเหล็กน้อยเมื่อเทียบกับออกซิเจน นั่นเป็นเพราะว่าดาวเกิดใหม่ได้ธาตุเหล็กส่วนใหญ่มาจากการระเบิดของดาวฤกษ์ที่มีอายุยืนยาว การระเบิดเหล่านั้นไม่ได้เกิดขึ้นเมื่อดาวที่เก่าแก่ที่สุดของทางช้างเผือกก่อตัวขึ้น แต่ในดาราจักรเกือบบริสุทธิ์ทั้งสองแห่ง ปริมาณธาตุเหล็กเทียบกับออกซิเจนนั้นสูงพอๆ กับดวงอาทิตย์ ซึ่งได้ธาตุทั้งสองจำนวนมากจากดาวฤกษ์รุ่นก่อนๆ
Volker Bromm นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเทกซัสออสติน ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการค้นพบนี้กล่าวว่า “นี่เป็นรูปแบบที่ผิดปกติอย่างมาก และไม่ชัดเจนว่าจะอธิบายได้อย่างไร”
ก่อนที่โคจิมะจะได้รับปริญญาเอก ในปี 2020
เขาได้รับคำอธิบายที่เป็นไปได้: ดาวมวลสูงในกระจุกดาวหนาแน่นรวมกันเพื่อสร้างโกลิอัทของดาวมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 300 เท่า จากนั้น ซุปเปอร์สตาร์เหล่านี้ก็ระเบิดและอาบบ้านของดาราจักรด้วยธาตุเหล็กและออกซิเจน ส่งผลให้อัตราส่วนธาตุเหล็กต่อออกซิเจนสูงในดาราจักรดึกดำบรรพ์ทั้งสองแห่งและเป็นแหล่งของออกซิเจนเพียงเล็กน้อยที่นั่น
ไม่มีดาวมวลมากขนาดนี้ที่รู้กันว่ามีอยู่ในทางช้างเผือกสมัยใหม่ แต่โคจิมะกล่าวว่าการมีอยู่ของพวกมันในกาแลคซีที่สร้างดาวที่มีออกซิเจนต่ำที่สุดสองแห่ง แสดงให้เห็นว่าดาราจักรยุคแรกมีพวกมันด้วย
เมื่อซุปเปอร์สตาร์เสียชีวิต พวกเขาควรจะทิ้งหลุมดำมวลปานกลาง ไว้ ซึ่งมีมวล มากกว่าดวงอาทิตย์ 100 เท่า ( SN: 9/2/20 ) นั่นคือมวลประมาณ 10 เท่าของหลุมดำทั่วไป ซึ่งสามารถก่อตัวขึ้นได้เมื่อดาวฤกษ์สว่างดับลง
ทีมของโคจิมะเห็นหลักฐานของหลุมดำขนาดใหญ่เหล่านี้ในกาแลคซีที่เพิ่งค้นพบ ก๊าซที่หมุนรอบหลุมดำขนาดใหญ่เช่นนี้น่าจะร้อนจนปล่อยโฟตอนพลังงานสูงหรืออนุภาคของแสงออกมา เนื่องจากพลังงานสูง โฟตอนเหล่านี้จะฉีกอิเล็กตรอนแม้กระทั่งจากอะตอมของฮีเลียม ซึ่งเกาะติดกับอิเล็กตรอนอย่างแน่นหนา และเปลี่ยนอะตอมให้เป็นไอออนที่มีประจุบวก แน่นอนว่ากาแล็กซีในเฮอร์คิวลิสปล่อยความยาวคลื่นของแสงสีน้ำเงินที่มาจากไอออนฮีเลียมดังกล่าว
กาแล็กซีที่ทำลายสถิติเป็น “ตัวอย่างที่น่าตื่นเต้นของสิ่งที่จะเกิดขึ้น” Bromm กล่าว เขากล่าวว่าในอีกไม่กี่ปีข้างหน้ากล้องโทรทรรศน์ขนาดมหึมาจะเปิดออกซึ่งจะพบกาแล็กซี่สุดขั้วมากขึ้น ( SN: 1/10/20 ) “จากนั้นเราจะมีวิธีเสริมที่ยอดเยี่ยมในการเรียนรู้เกี่ยวกับเอกภพยุคแรก” เว็บสล็อต
