Giải câu đố câu đố của một thiên hà nguyên thủy

Galaxy HDF850.1 cách Trái đất 12, 5 tỷ năm ánh sáng

Kính viễn vọng Không gian Hubble trên quỹ đạo của nó cách bề mặt Trái đất khoảng 600 km. © NASA & ESA
đọc to

Đối với Kính viễn vọng Không gian Hubble, thiên hà xa xôi HDF850.1 là vô hình, khí và bụi bao phủ các ngôi sao của nó. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học đã biết thiên hà năng suất cao nhất của vũ trụ này thuộc về nơi nào. Nó bao gồm một hệ thống Ngân Hà với tỷ lệ sinh sao cực cao của một ngàn mặt trời mỗi năm. Giờ đây, một nhóm được lãnh đạo bởi Fabian Walter từ Viện Thiên văn học Max Planck ở Heidelberg đã xác định khoảng cách đến thiên hà này lần đầu tiên: nó cách chúng ta 12, 5 tỷ năm ánh sáng. Do đó, HDF850.1 phải là một phần của một đống protogalaxies, được tạo ra chưa đầy một tỷ năm sau Vụ nổ lớn, các nhà nghiên cứu báo cáo trong tạp chí "Tự nhiên".

Thiên hà HDF850.1 được các nhà thiên văn học biết đến với số lượng sao khổng lồ mà nó tạo ra - mỗi năm các ngôi sao được sinh ra ở đó với tổng khối lượng 1000 mặt trời. Trong các thiên hà bình thường như thiên hà Milky Way của chúng ta, chỉ một phần nghìn số tiền này được tạo ra. Nhưng mặc dù tính năng nổi bật này, HD850.1 rất khó nắm bắt ở một khía cạnh: trong nhiều thập kỷ, các nhà thiên văn học gặp khó khăn rất lớn trong việc xác định khoảng cách của thiên hà với Trái đất. Lý do cho vấn đề nan giải này: Thiên hà HDF850.1, nằm trong vùng bầu trời được chỉ định của Trường Hubble, là vô hình đối với các quan sát trong ánh sáng khả kiến.

Đó là bởi vì có nhiều ngôi sao mới ở bên trong những đám mây khí và bụi dày đặc. Và những đám mây như vậy mờ đục với ánh sáng bình thường, vì vậy các ngôi sao của thiên hà không thể nhìn thấy trong phổ ánh sáng khả kiến. Thay vào đó, HDF850.1 được phát hiện bằng bức xạ dưới milimet. Bức xạ này trong phạm vi bước sóng giữa một vài phần mười và milimet có thể xuyên qua màn cửa bụi và khí dày thậm chí không bị cản trở và do đó cung cấp những hiểu biết sâu sắc về bên trong đám mây.

Trong đoạn trích này từ Trường sâu Hubble là HDF850.1. Chữ thập cho biết vị trí của thiên hà dưới milimet - trong ánh sáng thông thường, có thể nhìn thấy thiên hà là vô hình. © STScI / NASA, F. Walter (MPIA)

Sáu kính viễn vọng vô tuyến kết nối với nhau

Sử dụng giao thoa kế IRAM trên Plateau de Bure ở dãy Alps của Pháp, các nhà nghiên cứu đã có thể xác định các vạch quang phổ đặc trưng của ánh sáng từ HDF850.1. Đối với IRAM, sáu ăng ten vô tuyến sẽ được kết nối với nhau để tạo thành một kính viễn vọng khổng lồ milimet. Các phép đo cuối cùng cho phép xác định khoảng cách chính xác. Kết quả thật đáng ngạc nhiên: Thiên hà có độ dịch chuyển rất cao (z ~ 5.2). Chúng ta thấy chúng khi chúng trông 12, 5 tỷ năm trước - vào thời điểm toàn bộ vũ trụ chỉ khoảng 1, 2 tỷ năm tuổi. Tỷ lệ hình thành sao cao một cách ngoạn mục của HDF850.1 do đó là một phần của kỷ nguyên vũ trụ trong đó vũ trụ có ít hơn mười phần trăm so với thời đại hiện tại.

Những quan sát sâu hơn về thiên hà với Karl Jansky Very Large Array (VLA) của Tổ chức Khoa học Quốc gia Hoa Kỳ đã tiết lộ rằng một phần lớn bất thường của khối lượng HDF850.1 là ở dạng phân tử nguyên liệu cho sao mới. Sử dụng thêm dữ liệu từ các cuộc khảo sát bầu trời, các nhà thiên văn học cũng phát hiện ra rằng thiên hà phải là một phần của một loạt các thiên hà rất sớm. Các nhà thiên văn học lần đầu tiên biết một cụm protogalaxies như vậy từ những ngày đầu của vũ trụ. trưng bày

(Thiên nhiên, 15.06.2012 - NPO)