นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบกาแล็กซีหนึ่งที่อยู่ห่างออกไป 1.32 หมื่นล้านปีแสง (1 ปีแสงเป็นระยะทางที่แสงเดินทางได้ 1 ปี มีค่าเท่ากับ 9.46 x 1015 เมตร) ซึ่งเป็นกาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดที่มนุษย์เคยค้นพบได้ กาแล็กซีนี้มีชื่อว่า เอเบลล์ 1835 ไออาร์ 1916 (Abell 1835 IR 1916) แสงของกาแล็กซีนี้สามารถบอกข้อมูลของเอกภพในขณะที่มันมีอายุแค่ 3% ของอายุปัจจุบัน

แสงจากกาแล็กซีที่เราได้รับนี้ถูกส่งออกมาเมื่อประมาณ 470 ล้านปีหลังบิ๊กแบง แสงนี้สามารถบอกเราว่ากาแล็กซีแรกนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร จากข้อมูลของ โรเซอร์ เพลโล ในปีนี้บอกว่า กาแล็กซีแรกนั้นเกิดขึ้นหลัง ’ยุคมืด’ (ช่วงเวลาระหว่างบิ๊กแบงจนถึงเวลาที่ดาวฤกษ์ดวงแรกหรือกาแล็กซีแรกได้กำเนิดขึ้น )

ไมค์ ซานโตส แห่ง Institute of Astronomy ที่เคมบริดจ์ ประเทศอังกฤษ กล่าวว่า การประเมิณปริมาณและสมบัติของแหล่งกำเนิดแสงในช่วงแรกของเอกภพนั้นสำคัญมากในการเข้าใจถึงการแตกตัวเป็นไอออนของโมเลกุลบางส่วนในช่วงที่เกิดดาวฤกษ์หรือกาแล็กซี ที่เราเรียกว่าช่วง reionization ซึ่งถึอเป็นจุดสิ้นสุดของยุคมืด การเบนของแสงเป็นก้าวแรกที่ช่วยให้เราสามารถมองเห็นกาแล็กซีที่อยู่ไกล ๆ และใช้ข้อมูลจากมันเพื่อศึกษายุคมือได้

เอกภพในช่วงแรก ๆ นั้นมีขนาดเล็กและอุณหภูมิสูง เมื่อขยายตัวออกอุณหภูมิของเอกภพก็จะลดลง จะถึงระดับหนึ่ง ไฮโดรเจนจะรวมตัวกันเป็นกาแล็กซี ซึ่งการรวมตัวนี้จะมีการปล่อยรังสีอุลตราไวโอเล็ตที่เกิดจากอิเล็กตรอนตกลงจากระดับพลังงานชั้นกระตุ้นมายังชั้นพื้นฐานออกมาด้วย รังสีนี้มีชื่อว่า ไลมาน แอลฟา(Lyman alpha) การวัดรังสีนี้ได้ก็จะเป็นตัวบอกถึงการเกิดของกาแล็กซีได้นั่นเอง รังสีนี้มีความยาวคลื่นประมาณ 121.6 นาโนเมตร แต่กว่ารังสีนี้จะเดินทางมาถึงเรานั้นก็จะมีการเกิด ‘เรดชิฟต์’ (redshift) เนื่องจากการขยายตัวของเอกภพ จะทำให้ความยาวคลื่นที่เราวัดได้นั้นมากกว่า 121.6 นาโนเมตร

เรดชิฟต์(z) แปลตรงตัวว่า การเลื่อนไปทางสีแดง คือการที่เส้นสเปกตรัมมีการเลื่อนไปทางสเปกตรัมของแสงสีแดง(ซึ่งมีความยาวคลื่นมากกว่า) เกิดได้ 2 สาเหตุคือ ความโน้มถ่วง คือเมื่อรังสีหรือคลื่นเดินทางผ่านบริเวณที่มีแรงดึงดูดทางมวลสารสูงก็จะเกิดเรดชิฟต์ และปรากฎการณ์ดอปเลอร์ (Doppler effect) ซึ่งก็คือ เราวัดความยาวคลื่นของรังสีที่ปล่อยออกมาจากแหล่งกำเนิดที่เคลื่อนที่ออกห่างจากเราได้มากกว่าความยาวคลื่นที่แหล่งกำเนิดปล่อยออกมา ค่าเรดชิฟต์นั้นคืออัตราส่วนระหว่างผลต่างของความยาวคลื่นต่อความยาวคลื่นที่ปล่อยออกจากแหล่งกำเนิด(z=ความยาวคลื่นที่เปลี่ยน / ความยาวคลื่นที่ถูกส่งออกมา) ดังนั้นการวัดเรดชิฟต์ของรังสี ไลมาน แอลฟา จะช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถคำนวณอายุของกาแล็กซีได้

โรเซอร์ เพลโลแห่ง Observatoire Midi-Pyrenees ประเทศฝรั่งเศษ แดเนียล แชรเรอร์แห่ง Geneva Observatory ประเทศสวิตเซอร์แลนด์ และคณะ ได้ถ่ายรูปกาแล็กซีเอเบลล์ 1835 ด้วยเครื่องมือ ISAAC ที่เป็นกล้องโทรทรรศน์สำหรับระยะทางที่ไกลมาก ๆ ในประเทศชิลี เนื่องจากกลุ่มกาแล็กซีนี้มีมวลมหาศาลจึงทำให้เกิดการเบนของแสง(gravitational lens)เมื่อมันเดินทางผ่าน ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถพบกาแล็กซีนี้ได้ ไม่เช่นนั้นแล้วแสงจากกาแล็กซีนี้จะสลัวเกินกว่าจะมองเห็น

กลุ่มวิจัย French-Swiss ทำการวัดสเปกตรัมของรังสี ไลมาน แอลฟา ที่ปล่อยมาจากเอเบลล์ 1835 ได้ พบว่ามีความยาวคลื่น 1337 นาโนเมตร ซึ่งใกล้กับย่านอินฟราเรด โดยความยาวคลื่นที่มากขึ้นนั้นเทียบเรดชิฟต์(z) เท่ากับ 10 ซึ่งมากกว่าของเดิมที่เคยมีบันทึกไว้มากที่สุดคือ 6.6

นอกจากนี้ เพลโล แชรเรอร์ และคณะคำนวณได้ว่า แสงที่มาถึงเราตอนนี้นั้น มาจากตอนที่เอเบลล์ 1835 ตอนที่มีการเกิดของดาวฤกษ์ พบว่ากาแล็กซีนี้ประกอบด้วยดาวฤกษ์ที่มีมวลเท่ากับมวลของดวงอาทิตย์ประมาณหมื่นล้านดวง จึงได้กล่าวว่า ดาวฤกษ์เหล่านี้สามารถที่จะให้ข้อมูลเกี่ยวกับแหล่งกำเนิดแสงแหล่งแรกที่เกิดขึ้นเมื่อสิ้นสุดยุคมือได้

แหล่งข่าวจาก

http://www.physicsweb.org/article/news/8/3/1
http://www.sciam.com/article.cfm?chanID=sa007&articleID=00016CE5-7A83-1032-BA8383414B7F0000

ข้อมูลเพิ่มเติม

Red-shift
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/redshf.html

Reionization
http://www.aas.org/publications/baas/v31n5/aas195/906.htm
http://background.uchicago.edu/~whu/physics/aux/secondary.html