ดาราจักรเรดชิฟต์สูงและวิวัฒนาการของเอกภพ
การสังเกตดาราจักรที่เรดชิฟต์สูงทำให้นักดาราศาสตร์สามารถมองย้อนกลับไปในอดีตเพื่อเฝ้าดูการก่อตัวของดาราจักร โดยบันทึกว่าการก่อกำเนิดดาวฤกษ์และคุณสมบัติของดาราจักรมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรตลอดประวัติศาสตร์ของเอกภพ
Definition
ดาราจักรเรดชิฟต์สูงคือดาราจักรที่มองเห็นได้ในระยะทางจักรวาลที่ไกลมาก ซึ่งแสงของพวกมันถูกปล่อยออกมาเมื่อเอกภพยังเยาว์วัย การศึกษาดาราจักรเหล่านี้เป็นการติดตามวิวัฒนาการของเอกภพ การเปลี่ยนแปลงของประชากรดาราจักร และอัตราการก่อกำเนิดดาวฤกษ์โดยรวมตลอดประวัติศาสตร์ของเอกภพ
Scope
หัวข้อนี้ครอบคลุมเทคนิคที่ใช้ในการค้นหาดาราจักรที่อยู่ไกลออกไป เช่น วิธี Lyman-break, การเพิ่มขึ้นและลดลงของความหนาแน่นของอัตราการก่อกำเนิดดาวฤกษ์ในเอกภพ, วิวัฒนาการของขนาด, มวล, และสัณฐานวิทยาของดาราจักรตามเรดชิฟต์, บทบาทของดาราจักรยุคแรกในการแตกตัวเป็นไอออนใหม่ของเอกภพ, และผลกระทบของการสำรวจแบบสนามลึกและอินฟราเรด
Core questions
- ดาราจักรในเอกภพยุคแรกที่อยู่ไกลออกไปถูกตรวจจับและยืนยันได้อย่างไร?
- ความหนาแน่นของอัตราการก่อกำเนิดดาวฤกษ์ในเอกภพมีการวิวัฒนาการอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไป?
- ขนาด มวล และรูปร่างของดาราจักรเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรตามเรดชิฟต์?
- ดาราจักรยุคแรกมีบทบาทอย่างไรในการแตกตัวเป็นไอออนใหม่ของเอกภพ?
Key theories
- เทคนิค Lyman-break
- ดาราจักรที่ก่อกำเนิดดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลออกไปถูกระบุโดยการลดลงอย่างรวดเร็วในสเปกตรัมของพวกมันที่อยู่ทางด้านสีน้ำเงินของขีดจำกัด Lyman ซึ่งช่วยให้สามารถเลือกตัวอย่างจำนวนมากได้ด้วยวิธีโฟโตเมตริกตามเรดชิฟต์
- ประวัติการก่อกำเนิดดาวฤกษ์ในเอกภพ
- อัตราการก่อกำเนิดดาวฤกษ์เฉลี่ยตามปริมาตรเพิ่มขึ้นจากช่วงแรกเริ่มจนถึงจุดสูงสุดเมื่อประมาณหนึ่งหมื่นล้านปีที่แล้ว และลดลงตั้งแต่นั้นมา ซึ่งกำหนดลำดับเวลาของการเติบโตของดาราจักร
- ดาราจักรยุคแรกและการแตกตัวเป็นไอออนใหม่
- เชื่อกันว่าดาราจักรรุ่นแรกๆ ได้ผลิตโฟตอนอัลตราไวโอเลตที่ทำให้ไฮโดรเจนระหว่างดาราจักรแตกตัวเป็นไอออนใหม่ ซึ่งเชื่อมโยงการก่อตัวของดาราจักรกับการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญของเอกภพ
Clinical relevance
การสังเกตการณ์เรดชิฟต์สูงเป็นบันทึกโดยตรงที่สุดว่าดาราจักรและเอกภพมีวิวัฒนาการอย่างไร โดยให้ลำดับเวลาเชิงประจักษ์ที่ทฤษฎีการก่อตัวของดาราจักรต้องสอดคล้อง และขับเคลื่อนการออกแบบกล้องโทรทรรศน์อวกาศแบบสนามลึกและอินฟราเรด
History
การสำรวจภาพเชิงลึกในช่วงทศวรรษ 1990 รวมถึง Hubble Deep Field และการเลือก Lyman-break ของ Steidel ได้เปิดจักรวาลเรดชิฟต์สูงสู่การศึกษาอย่างเป็นระบบ แผนภาพ Madau ที่ได้จากประวัติการก่อกำเนิดดาวฤกษ์ในเอกภพ ซึ่งได้รับการปรับปรุงโดยการสำรวจแบบหลายความยาวคลื่นและอินฟราเรด ได้กลายเป็นจุดอ้างอิงสำหรับวิวัฒนาการของดาราจักร
Key figures
- Charles Steidel
- Piero Madau
- Mark Dickinson
Related topics
Seminal works
- steidel1996
- madau2014
- dayal2018
Frequently asked questions
- ทำไมการสังเกตดาราจักรที่อยู่ไกลออกไปจึงหมายถึงการมองย้อนกลับไปในอดีต?
- แสงเดินทางด้วยความเร็วจำกัด ดังนั้นแสงจากดาราจักรที่อยู่ไกลมากจึงเดินทางมาถึงเราเมื่อหลายพันล้านปีก่อน การมองเห็นดาราจักรเรดชิฟต์สูงจึงแสดงให้เห็นพวกมันในสภาพที่เป็นอยู่ในเอกภพยุคแรก ไม่ใช่ในสภาพที่เป็นอยู่ในปัจจุบัน
- เรดชิฟต์คืออะไร?
- เรดชิฟต์คือการยืดออกของแสงให้มีความยาวคลื่นยาวขึ้นเมื่อเดินทางผ่านเอกภพที่กำลังขยายตัว เรดชิฟต์ที่สูงขึ้นหมายความว่าแสงถูกปล่อยออกมาเร็วกว่าและเดินทางมาไกลกว่า ดังนั้นเรดชิฟต์จึงทำหน้าที่เป็นมาตรวัดระยะทางจักรวาลและเวลาย้อนหลัง