ចក្រវាឡដំបូង៖ ទូរស័ព្ទ Galaxy ឆ្ងាយបំផុត “JADES-GS-z14-0″ ប្រឈមមុខនឹងម៉ូដែលបង្កើត Galaxy  

ការវិភាគវិសាលគមនៃកាឡាក់ស៊ីភ្លឺចាំង JADES-GS-z14-0 ផ្អែកលើការសង្កេតដែលបានធ្វើឡើងក្នុងខែមករា ឆ្នាំ 2024 បានបង្ហាញការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ក្រហមនៃ 14.32 ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាកាឡាក់ស៊ីឆ្ងាយបំផុតដែលគេស្គាល់ (កាឡាក់ស៊ីឆ្ងាយបំផុតពីមុនដែលគេស្គាល់គឺ JADES-GS-z13-0 នៅ redshift នៃ z = 13.2) ។ វាត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅដើមចក្រវាឡប្រហែល 290 លានឆ្នាំបន្ទាប់ពី Big Bang ។ ចំនួនដ៏ច្រើននៃពន្លឺផ្កាយបង្កប់ន័យថាវាមានទំហំធំ ហើយមានទំហំលើសពី 1,600 ឆ្នាំពន្លឺ។ កាឡាក់ស៊ីដ៏ភ្លឺស្វាង ដ៏ធំ និងធំបែបនេះនៅក្នុងសកលលោកដំបូងនៅពេលព្រឹកព្រលឹមនៃលោហធាតុ រារាំងការយល់ដឹងអំពីការបង្កើតកាឡាក់ស៊ីនាពេលបច្ចុប្បន្ន។ តារាដំបូងគេក្នុងសកលលោកគឺតារា Pop III ដែលមានលោហៈធាតុសូន្យ ឬលោហធាតុទាបបំផុត។ ទោះបីជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការសិក្សាអំពីលក្ខណៈសម្បត្តិអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដនៃកាឡាក់ស៊ី JADES-GS-z14-0 បង្ហាញពីវត្តមានរបស់អុកស៊ីហ្សែន ដែលមានន័យថា ការបង្កើនលោហៈធាតុ ដែលបញ្ជាក់ថា ជំនាន់នៃផ្កាយដ៏ធំបានបញ្ចប់ដំណើរជីវិតរបស់ពួកគេរួចហើយ តាំងពីកំណើតរហូតដល់ការផ្ទុះនៃ supernova ប្រហែល 290 លានឆ្នាំនៅដើមចក្រវាឡ។ ដូច្នេះ លក្ខណសម្បត្តិរបស់កាឡាក់ស៊ីនេះ គឺផ្ទុយនឹងការយល់ដឹងនាពេលបច្ចុប្បន្ននៃការបង្កើតកាឡាក់ស៊ីនៅក្នុងសកលលោកដំបូង។   

ចក្រវាឡដំបូងបំផុតប្រហែល 380,000 ឆ្នាំបន្ទាប់ពី Big Bang ត្រូវបានបំពេញដោយឧស្ម័នអ៊ីយ៉ូដ ហើយមានភាពស្រអាប់ទាំងស្រុងដោយសារតែការខ្ចាត់ខ្ចាយនៃហ្វូតុងដោយអេឡិចត្រុងសេរី។ នេះត្រូវបានបន្តដោយយុគសម័យអព្យាក្រឹតនៃសកលលោកដំបូងដែលមានរយៈពេលប្រហែល 400 លានឆ្នាំ។ នៅក្នុងសម័យនេះ សកលលោកមានភាពអព្យាក្រឹត និងតម្លាភាព។ ពន្លឺដំបូងបានលេចឡើងនៅពេលសាកលលោកក្លាយជាថ្លា ប្រែពណ៌ក្រហមទៅជាជួរមីក្រូវ៉េវដោយសារតែការពង្រីក ហើយឥឡូវនេះត្រូវបានគេសង្កេតឃើញថាជាផ្ទៃខាងក្រោយមីក្រូវ៉េវ Cosmic (CMB)។ ដោយសារតែសកលលោកពោរពេញទៅដោយឧស្ម័នអព្យាក្រឹត គ្មានសញ្ញាអុបទិកត្រូវបានបញ្ចេញទេ (ហេតុនេះហៅថាយុគងងឹត)។ សមា្ភារៈដែលមិនមានអ៊ីយ៉ូដមិនបញ្ចេញពន្លឺទេ ដូច្នេះវាពិបាកក្នុងការសិក្សាអំពីសកលលោកដំបូងនៃសម័យអព្យាក្រឹត។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វិទ្យុសកម្មមីក្រូវ៉េវនៃរលកចម្ងាយ 21 សង់ទីម៉ែត្រ (ដែលត្រូវនឹង 1420 MHz) ដែលបញ្ចេញដោយអ៊ីដ្រូសែនលោហធាតុត្រជាក់ អព្យាក្រឹតក្នុងអំឡុងពេលសម័យនេះ ដោយសារតែការផ្លាស់ប្តូរកម្រិតខ្ពស់ពីការបង្វិលប៉ារ៉ាឡែលទៅការបង្វិលប្រឆាំងប៉ារ៉ាឡែលដែលមានស្ថេរភាពជាងមុនផ្តល់ឱកាសដល់តារាវិទូ។ វិទ្យុសកម្មមីក្រូវ៉េវ 21 សង់ទីម៉ែត្រនេះនឹងត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរឡើងវិញនៅពេលទៅដល់ផែនដី ហើយនឹងត្រូវបានគេសង្កេតឃើញនៅប្រេកង់ 200MHz ទៅ 10 MHz ជារលកវិទ្យុ។ នេះ។ ត្រលប់មកវិញ (ការពិសោធន៍វិទ្យុសម្រាប់ការវិភាគនៃអ៊ីដ្រូសែនលោហធាតុ) ការពិសោធន៍មានគោលបំណងស្វែងរកខ្សែបន្ទាត់ 21-cm ដែលពិបាកយល់ពី Cosmic Hydrogen ។  

យុគសម័យនៃការកើតឡើងវិញគឺជាសម័យបន្ទាប់ក្នុងប្រវត្តិសាស្ត្រនៃចក្រវាឡដំបូងដែលមានរយៈពេលប្រហែល 400 លានឆ្នាំបន្ទាប់ពី Big Bang ដល់ 1 ពាន់លានឆ្នាំ។ ឧស្ម័នបានក្លាយទៅជាអ៊ីយ៉ុងឡើងវិញដោយសារតែវិទ្យុសកម្មកាំរស្មី UV ថាមពលខ្ពស់ដែលបញ្ចេញដោយផ្កាយដំបូងដ៏មានឥទ្ធិពល។ ការបង្កើតកាឡាក់ស៊ី និង quasars បានចាប់ផ្តើមនៅក្នុងសម័យនេះ។ ភ្លើង​នៃ​សម័យ​នេះ​ត្រូវ​បាន​ប្តូរ​ពណ៌​ក្រហម​ទៅ​ជា​ជួរ​ក្រហម និង​អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ។ ការសិក្សាផ្នែកជ្រៅ Huble គឺជាការចាប់ផ្តើមថ្មីមួយក្នុងការសិក្សាអំពីសកលលោកដំបូង ប៉ុន្តែវិសាលភាពរបស់វាក្នុងការចាប់យកពន្លឺបឋមមានកំណត់។ ត្រូវការកន្លែងសង្កេតអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដដែលមានមូលដ្ឋានក្នុងលំហ។ JWST មានឯកទេសផ្តាច់មុខក្នុងវិស័យតារាវិទ្យាអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ សិក្សាសកលលោកដំបូង. 

ចំនុចកែវពង្រីកអវកាស James Webb (JWST) ត្រូវបានបាញ់បង្ហោះនៅថ្ងៃទី 25 ខែធ្នូ ឆ្នាំ 2021។ ក្រោយមក tt ត្រូវបានដាក់ក្នុងគន្លងមួយនៅជិតចំនុច Sun-Earth L2 Lagrange ដែលមានចម្ងាយប្រហែល 1.5 លានគីឡូម៉ែត្រពីផែនដី។ វាបានដំណើរការពេញលេញនៅក្នុងខែកក្កដា ឆ្នាំ 2022។ ការប្រើប្រាស់ឧបករណ៍វិទ្យាសាស្រ្តសំខាន់ៗនៅលើយន្តហោះដូចជា NIRCam (Near Infrared Camera), NIRSpec (Near Infrared Spectrograph), MIRI (ឧបករណ៍ពាក់កណ្តាលអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ), JWST ស្វែងរកសញ្ញាអុបទិក/អ៊ីនហ្វ្រារ៉េដពីផ្កាយ និងកាឡាក់ស៊ីដំបូង។ បង្កើតឡើងក្នុងចក្រវាឡសម្រាប់ការយល់ដឹងកាន់តែច្បាស់អំពីការបង្កើត និងការវិវត្តនៃកាឡាក់ស៊ី និងការបង្កើតផ្កាយ និងប្រព័ន្ធភព។ ក្នុងរយៈពេលពីរឆ្នាំចុងក្រោយនេះ វាបានបង្កើតលទ្ធផលគួរឱ្យចាប់អារម្មណ៍ក្នុងការរុករកភពព្រះអង្គារ (ឧ. រយៈពេលប៉ុន្មានរយលានឆ្នាំដំបូង បន្ទាប់ពីបន្ទុះដែលកាឡាក់ស៊ីដំបូងបានកើត)។  

កម្មវិធី JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) 

កម្មវិធីនេះមានគោលបំណងសិក្សាការវិវត្តនៃកាឡាក់ស៊ីពី redshift ខ្ពស់ដល់ថ្ងៃត្រង់ cosmic ដោយវិធីនៃការថតរូបភាពអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ និង spectroscopy នៅក្នុងវាលជ្រៅរបស់ GOODS-S និង GOODS-N ។  

នៅឆ្នាំដំបូង ក្រុមអ្នកស្រាវជ្រាវ JADES បានឆ្លងកាត់កាឡាក់ស៊ីបេក្ខជនរាប់រយនាក់ ចាប់ពី 650 លានឆ្នាំដំបូង បន្ទាប់ពីបន្ទុះ។ នៅដើមឆ្នាំ 2023 ពួកគេបានរកឃើញកាឡាក់ស៊ីមួយនៅក្នុងសំណុំទិន្នន័យរបស់ពួកគេ ដែលហាក់ដូចជាមានការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ក្រហមចំនួន 14 ដែលបង្ហាញថាត្រូវតែជាកាឡាក់ស៊ីឆ្ងាយបំផុត ប៉ុន្តែវាភ្លឺខ្លាំង។ ដូចគ្នានេះផងដែរ វាហាក់ដូចជាជាផ្នែកមួយនៃកាឡាក់ស៊ីមួយទៀត ដោយសារតែនៅជិត។ ដូច្នេះហើយ ពួកគេបានសង្កេតឃើញការកើនឡើងនោះក្នុងខែតុលា ឆ្នាំ 2023។ ទិន្នន័យថ្មីបានគាំទ្រថាវាស្ថិតនៅក្នុងការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ក្រហមនៃ 14 ។ វិសាលគមនៃកាឡាក់ស៊ីនេះគឺចាំបាច់សម្រាប់ការកំណត់ទីតាំងនៃការបំបែក Lyman-alpha នៅក្នុងវិសាលគមដើម្បីវាស់ការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ក្រហម និងកំណត់អាយុ។ 

Lyman-alpha គឺជាខ្សែបន្ទាត់បញ្ចេញអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងស៊េរី Lyman នៅពេលដែលអេឡិចត្រុងផ្លាស់ប្តូរពី n=2 ទៅ n=1។ ចំណុចនៃការបំបែក Lyman-alpha នៅក្នុងវិសាលគមត្រូវគ្នាទៅនឹងប្រវែងរលកដែលបានសង្កេត (λ_{សង្កេត}) ការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ក្រហម (z) អាចត្រូវបានគណនាតាមរូបមន្ត z = (λ_{សង្កេត} – λ_{នៅសល់}) / λ_{នៅសល់} 

កាឡាក់ស៊ី JADES-GS-z14-0    

ដូច្នោះហើយ កាឡាក់ស៊ីត្រូវបានគេសង្កេតឃើញម្តងទៀតនៅក្នុងខែមករា ឆ្នាំ 2024 ដោយប្រើ NIRCam (Near Infrared Camera) និង NIRSpec (Near Infrared Spectrograph)។ ការវិភាគតាមវិសាលគមបានផ្តល់ភស្តុតាងយ៉ាងច្បាស់ថា កាឡាក់ស៊ីស្ថិតនៅក្នុងការផ្លាស់ប្តូរពណ៌ក្រហមនៃ 14.32 ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាកាឡាក់ស៊ីឆ្ងាយបំផុតដែលគេស្គាល់ (កំណត់ត្រាកាឡាក់ស៊ីឆ្ងាយបំផុតពីមុន (JADES-GS-z13-0 នៅ redshift នៃ z = 13.2)) វាត្រូវបានដាក់ឈ្មោះថា JADES -GS-z14-0 ដែលជាកាឡាក់ស៊ីភ្លឺចាំងនៅចម្ងាយ 13.5 ពាន់លានឆ្នាំពន្លឺ លើសពីនេះទៅទៀត វាមានអាយុកាលជាង 1,600 ឆ្នាំពន្លឺ ដែលបង្ហាញថាផ្កាយវ័យក្មេងគឺជាប្រភពនៃពន្លឺរបស់វាផងដែរ។ វា​មិន​ត្រូវ​បាន​គេ​រំពឹង​ថា​នឹង​មាន​កាឡាក់ស៊ី​ដែល​មាន​តិច​ជាង 300 លាន​ឆ្នាំ​បន្ទាប់​ពី Big Bang មាន​លក្ខណៈ​សម្បត្តិ​បែប​នេះ​ទេ។  

មានការភ្ញាក់ផ្អើលបន្ថែមទៀតនៅក្នុងហាង។  

អ្នកស្រាវជ្រាវអាចរកឃើញ JADES-GS-z14-0 នៅចម្ងាយរលកវែងជាងដោយប្រើ MIRI (ឧបករណ៍ពាក់កណ្តាលអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ)។ នេះមានន័យថាចាប់យកការបំភាយពន្លឺដែលអាចមើលឃើញពីកាឡាក់ស៊ីនេះដែលត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរពណ៌ក្រហមទៅជាក្រៅជួរសម្រាប់ឧបករណ៍ជិតអ៊ីនហ្វ្រារ៉េដ។ ការវិភាគបង្ហាញពីវត្តមានរបស់អុកស៊ីហ្សែនអ៊ីយ៉ូដ ដែលបង្ហាញពីលោហៈធាតុផ្កាយខ្ពស់។ នេះអាចធ្វើទៅបានលុះត្រាតែមានតារាជាច្រើនជំនាន់បានរស់នៅក្នុងជីវិតរបស់ពួកគេរួចហើយ។  

ផ្កាយដំបូងក្នុងសកលលោកមានលោហៈសូន្យ ឬលោហៈទាបបំផុត។ ពួកគេត្រូវបានគេហៅថាតារា Pop III ឬផ្កាយ Population III ។ តារាលោហៈទាបគឺជាតារា Pop II ។ តារាវ័យក្មេងមានសារធាតុលោហធាតុខ្ពស់ ហើយត្រូវបានគេហៅថា "Pop I stars" ឬផ្កាយដែកព្រះអាទិត្យ។ ជាមួយនឹងលោហធាតុខ្ពស់ 1.4% ព្រះអាទិត្យគឺជាផ្កាយនាពេលថ្មីៗនេះ។ នៅក្នុងវិស័យតារាសាស្ត្រ ធាតុណាមួយដែលធ្ងន់ជាងអេលីយ៉ូម ត្រូវបានចាត់ទុកថាជាលោហៈ។ លោហធាតុមិនមែនគីមីដូចជា អុកស៊ីហ្សែន អាសូត ជាដើម គឺជាលោហៈនៅក្នុងបរិបទលោហធាតុ។ ផ្កាយទទួលបានលោហៈធាតុដែលសំបូរទៅដោយជាតិដែកក្នុងជំនាន់នីមួយៗបន្ទាប់ពីព្រឹត្តិការណ៍ supernova ។ ការបង្កើនបរិមាណលោហៈនៅក្នុងផ្កាយបង្ហាញពីអាយុក្មេង។   

ដោយគិតពីអាយុរបស់កាឡាក់ស៊ី JADES-GS-z14-0 គឺតិចជាង 300 លានឆ្នាំបន្ទាប់ពី Big Bang តារានៅក្នុងកាឡាក់ស៊ីនេះគួរតែជាតារា Pop III ដែលមានមាតិកាសូន្យ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ MIRI របស់ JWST បានរកឃើញវត្តមានអុកស៊ីសែន។  

នៅក្នុងទិដ្ឋភាពនៃការសង្កេត និងការរកឃើញខាងលើ លក្ខណៈសម្បត្តិនៃកាឡាក់ស៊ីសកលលោកដំបូង JADES-GS-z14-0 មិនអនុលោមតាមការយល់ដឹងនាពេលបច្ចុប្បន្ននៃការបង្កើតកាឡាក់ស៊ីនោះទេ។ តើកាឡាក់ស៊ីដែលមានលក្ខណៈពិសេសបែបនេះអាចចុះកាលបរិច្ឆេទដល់ 290 លានឆ្នាំបន្ទាប់ពី Bing Bang យ៉ាងដូចម្តេច? វាអាចទៅរួចដែលថាកាឡាក់ស៊ីបែបនេះជាច្រើនអាចនឹងត្រូវបានរកឃើញនាពេលអនាគត។ ប្រហែលជាភាពចម្រុះនៃកាឡាក់ស៊ីមាននៅ Cosmic Dawn ។ 

*** 

ឯកសារយោង:  

1. ខានីនី, អេស, et al. 2024. ការបញ្ជាក់ Spectroscopic នៃកាឡាក់ស៊ីភ្លឺពីរនៅការផ្លាស់ប្តូរក្រហមនៃ 14. ធម្មជាតិ (2024) ។ ចេញផ្សាយ ថ្ងៃទី 24 ខែកក្កដា ឆ្នាំ 2024 ។ DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-07860-9 . បោះពុម្ពជាមុននៅ axRiv ។ បានដាក់ស្នើនៅថ្ងៃទី 28 ខែឧសភា ឆ្នាំ 2024។ DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.18485  

2. Helton JM, et al 2024. ការរកឃើញរូបភាពរបស់ JWST/MIRI នៅ 7.7 μm នៃការបន្តផ្កាយ និងការបំភាយ nebular នៅក្នុងកាឡាក់ស៊ីនៅ z>14 ។ បោះពុម្ពជាមុននៅ axRiv ។ បានដាក់ស្នើនៅថ្ងៃទី 28 ខែឧសភា ឆ្នាំ 2024។ DOI: https://doi.org/10.48550/arXiv.2405.18462 

3. កែវយឺតអវកាស James Webb របស់ NASA ។ គំនួសពណ៌ដំបូង – កែវយឺតអវកាស James Webb របស់ NASA រកឃើញ Galaxy ដែលគេស្គាល់ឆ្ងាយជាងគេ។ ផ្សាយថ្ងៃទី ៣០ ខែ ឧសភា ឆ្នាំ ២០២៤។ មាននៅ https://webbtelescope.org/contents/early-highlights/nasas-james-webb-space-telescope-finds-most-distant-known-galaxy 

***