Thiên hà xa nhất chưa từng thấy! Chúng tôi nghe nói rằng trước đây? (Xem ở đây và ở đây, ví dụ.) Trong khi điều đó đúng là các nhà thiên văn học tiếp tục đẩy lùi thời gian xa hơn bằng các công cụ tốt hơn, có những thách thức cơ bản cả trong việc quan sát và đo khoảng cách đến các thiên hà sớm nhất trong vũ trụ.
Đó là lý do tại sao quan sát mới này về một thiên hà hình thành khoảng 700 triệu năm sau Vụ nổ lớn có ý nghĩa quan trọng. Trong khi điểm số của các thiên hà đã được xác định hình thành trong thời đại đó, các nhà thiên văn học chỉ đo được khoảng cách chính xác cho năm trong số chúng. Thiên hà này đánh dấu thứ sáu, và nó là xa nhất trong nhóm. Có lẽ thậm chí còn quan trọng hơn cả việc đo khoảng cách, các nhà nghiên cứu xác định rằng thiên hà này đã sinh ra những ngôi sao mới với tốc độ gấp hơn 100 lần so với dải Ngân hà hiện nay. Điều đó cho thấy các thiên hà sớm có thể đã hung hăng hơn với sự hình thành sao so với trước đây.
Một bài báo mới được xuất bản trong Thiên nhiên . Do khoảng cách rộng lớn này, Kính thiên văn vũ trụ Hubble không nhìn thấy thiên hà trong các dải quang của nó, nhưng nó là một nguồn sáng hồng ngoại, cho cả Kính viễn vọng Không gian Hubble và Kính viễn vọng Spitzer. Redshift, nếu bạn nhớ lại, là thước đo cho thấy một thiên hà dường như di chuyển ra khỏi chúng ta nhanh như thế nào khi Vũ trụ giãn nở; độ dịch chuyển đỏ càng cao, thiên hà đó càng ở xa - và do đó, nó phát ra ánh sáng mà chúng ta nhìn thấy càng lâu. Khi Vũ trụ phát triển, nó kéo dài bước sóng ánh sáng theo tỷ lệ. Theo cách đó, ánh sáng nhìn thấy hoặc thậm chí phát xạ tia cực tím phổ biến trong các ngôi sao được chuyển sang phần hồng ngoại của quang phổ.
Trong trường hợp này, các nhà thiên văn học đã đo độ dịch chuyển của thiên hà z8_GND_5296 (có một cái tên đáng nhớ cho bạn) là 7,51, nghĩa là cách xa khoảng 13 tỷ năm ánh sáng. Họ đã xác định con số này bằng cách đo phát xạ Lyman alpha (Ly α) từ khí hydro, cả hai đều rất phổ biến và khó đo ở khoảng cách lớn như vậy. Ánh sáng Ly α từ khí hydro ở vị trí của chúng tôi là khoảng 122 nanomet, nằm chắc trong phần tử ngoại của phổ, nhưng phát xạ tương ứng từ z8_GND_5296 là khoảng 1034 nanomet, là tia hồng ngoại. (Để có được dịch chuyển đỏ, hãy chia số lớn hơn cho số nhỏ hơn và trừ đi 1. Thật không may, mối quan hệ giữa dịch chuyển đỏ và khoảng cách không đơn giản như vậy.)
Tuy nhiên, không phải mọi thiên hà ở khoảng cách tương đương đều có lượng phát thải Ly α có thể đo lường được: một thứ gì đó dường như đang ngăn cản phần lớn ánh sáng đó chiếu tới chúng ta. Ý tưởng hàng đầu là khí liên thiên hà trung tính tán xạ ánh sáng, nhưng có quá ít thiên hà được quan sát để xác nhận giả thuyết đó. Kết quả là, trong khi có hàng tá thiên hà có độ dịch chuyển lớn hơn 7 (được xác định không phải bằng phổ mà bằng màu sắc rõ ràng của thiên hà), hầu hết các dịch chuyển đỏ không thể được kiểm tra hai lần. Bài viết này báo cáo về 43 thiên hà ban đầu, nhưng chỉ một trong số đó có lượng phát thải Ly α có thể đo được.
Thú vị hơn, galaxy z8_GND_5296 tương đối phong phú về kim loại trên đường: các yếu tố nặng hơn helium. Vì các nguyên tố này được tạo ra bởi các ngôi sao chứ không phải Big Bang, điều đó cho thấy chu kỳ sinh và tử của ngôi sao rất nhanh ngay cả khi thiên hà này phát ra ánh sáng mà chúng ta quan sát được.
Để hỗ trợ cho khẳng định đó, các tác giả của nghiên cứu hiện tại đã phát hiện ra rằng z8_GND_5296 và một thiên hà tương tự được chỉ định là GN 108036 có tỷ lệ hình thành sao cực cao, chuyển đổi khối lượng tương đương 330 Mặt trời thành các ngôi sao mới. Rằng nhiều hơn 100 lần tốc độ hình thành sao của Dải Ngân hà và có thể so sánh với một số thiên hà hình thành sao cực đoan nhất. Những thiên hà này trước đây được cho là rất hiếm, vì vậy các nhà thiên văn học có thể cần phải xem lại ước tính của mình về việc các ngôi sao mới được tạo ra nhanh như thế nào trong các thiên hà ban đầu.
Dù thế nào đi chăng nữa, sẽ rất thú vị để xem những thiên hà ban đầu khác như thế nào khi các quan sát của chúng ta cải thiện. Không có điều đó, chúng tôi đã giành chiến thắng khi biết z8_GND_5296 là sự hiếm có trong sự hình thành sao cực đoan của nó, hoặc hiểu tại sao nó phát ra tương đối sáng trong phát thải Ly α trong khi anh chị em của nó thì không. Và có lẽ chúng ta sẽ tìm thấy sự phân chia thời gian giữa thời đại không có thiên hà và các thiên hà đầu tiên hình thành.
