กาแล็กซีประหลาดในยุคแรกเริ่ม ท้าทายทฤษฎีกำเนิดเอกภพที่เชื่อถือกัน
#ตามเนื้องานวิจัยจริงๆ
(เรียบเรียงโดย สัมโมทิก สวิชญาน)
ล่าสุด นักดาราศาสตร์นำข้อมูลชุดแรกๆ จาก “กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์” (JWST) มาวิเคราะห์แล้วพบว่า เจอ “กาแล็กซี” ยุคแรกเริ่ม ที่เหมือนจะมีมวลมากเกินกว่าจะเป็นไปได้ตามทฤษฎีกำเนิดเอกภพที่เป็นที่ยอมรับในปัจจุบัน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ที่มา : Wikipedia
กาแล็กซียุคแรกเริ่ม เป็นกาแล็กซีที่เพิ่งก่อร่างสร้างตัว (”กาแล็กซีเด็ก”) เพราะเพิ่งกำเนิดได้ไม่นานหลังจากบิ๊กแบง และนับว่าเป็นกาแล็กซีเก่าแก่ เพราะกำเนิดมานานตั้งแต่สมัยเอกภพกำเนิดใหม่ๆ การส่องกาแล็กซีเก่าแก่เป็นการมองย้อนไปดูภาพเอกภพในอดีต นักดาราศาสตร์ใช้ปริมาณหนึ่งที่เรียกว่า redshift (แทนด้วยตัว z) แทน “ความลึก” ของการมอง “ย้อนเวลา” เข้าไปในห้วงมืดของเอกภพ
เอกภพขยายตัวอยู่ตลอดเวลา ดังนั้น เมื่อเวลาผ่านไป กาแล็กซี่ที่อยู่ไกลๆ ก็จะยิ่งไกลจากเราไปเรื่อยๆ และถ้ายิ่งเกิดมานานแล้ว ก็ยิ่งอยู่ไกลมากขึ้นไปอีก ตำแหน่งเวลาปัจจุบันเรียกว่า z = 0 และถ้ายิ่ง z เยอะ ก็คือยิ่งมองลึกมองไกลเข้าไปในอดีต กาแล็กซี่เก่าแก่ที่อยู่ลึกๆ ไกลๆ จึงเรียกกันทั่วไปในวงการว่า HRG หรือ high-redshift galaxy ซึ่งโดยทั่วไปหมายถึงกาแล็กซี่ที่ระยะ z มากกว่า 5
ภาพจำลองของ a High Redshift Galaxy ที่มา : Alexandra Angelich (NRAO/AUI/NSF)
สมมุติเราส่องเห็นกาแล็กซี่หนึ่งที่เราสงสัยว่าเป็น HRG หรือเปล่า วิธีหนึ่งที่ทำได้คือ ถ่ายภาพซ้ำๆ ในช่วงความยาวคลื่นแคบๆ ไปทีละช่วง โดยใช้ “แผ่นกรองแสง” กรองแสงนอกช่วงทิ้งไป และเรียงจากความยาวคลื่นมากไปหาน้อย (เช่น อาจจะเริ่มจากใช้แผ่นกรองรับเฉพาะแสงช่วง 4,800±200 นาโนเมตร แล้วก็ขยับลดลงเรื่อยๆ) ทำไปจนถึงจุดหนึ่ง อยู่ดีๆ จะถ่ายกาแล็กซีไม่เห็นแล้ว ถ้ากาแล็กซี่หายไปในช่วง “V-band” (ช่วงใกล้เคียงกับที่ตามนุษย์มองเห็น ประมาณ 600±100 นาโนเมตร) แสดงว่าเป็น HRG ที่ระยะ z ≈ 5
เทคนิคนี้อาศัยคุณสมบัติของกาแล็กซี่เด็กอย่างหนึ่งคือ ปลดปล่อยรังสียูวีเยอะ ซึ่งถ้าไม่มีอะไรมาบดบังหรือดูดซับ ระหว่างทางกว่าจะมาถึงเซนเซอร์กล้องโทรทรรศน์ เอกภพจะเกิดการขยายตัวและยืดความยาวคลื่นของรังสียูวีจาก 90 นาโนเมตรเป็น 600 นาโนเมตร (ในกรณี z ≈ 5) เป็นต้น อย่างไรก็ดี เราจะมองไม่เห็น เพราะกาแล็กซี่เด็ก จะยังมีเมฆหมอกไฮโดรเจนปกคลุมอยู่หนามาก ซึ่งเมฆหมอกเหล่านี้ชอบดูดซับรังสียูวีทำให้ภาพกาแล็กซี่จะหายไปเมื่อถ่ายในช่วงที่ความยาวคลื่นยืดออก
จุดที่กาแล็กซีหายไปนี้เรียกว่า Lyman break และจริงๆ มีอีกจุดหนึ่งด้วยที่กาแล็กซีแค่จางๆ ไปไม่ถึงกับหาย เรียกว่า Balmer break (อยู่ในช่วงความยาวคลื่นยาวกว่า Lyman break)
z ยิ่งเยอะ HRG ก็ยิ่งหายไปที่ย่านความยาวคลื่นยาวขึ้นเรื่อยๆ (เช่น HRG ที่ระยะ z ≈ 7 จะเริ่มถ่ายไม่เห็นตอนช่วงประมาณ 1,000 นาโนเมตร) ดังนั้น กล้องโทรทรรศน์ที่เหมาะกับการค้นหา HRG ต้องมีเซนเซอร์ไปงถ่ายภาพความยาวคลื่นยาวๆ ได้ ยิ่งยาวก็ยิ่งใช้หา HRG ได้ลึก ตอนแรกกล้องอวกาศฮับเบิล (Hubble) ถ่าย HRG ไม่ได้ด้วยซ้ำ ต้องรออัปเกรดตอนปี ค.ศ. 2002 ต่อมากล้องอวกาศสปิตเซอร์ (Spitzer) รองรับได้ถึง 8,000 นาโนเมตร และล่าสุดกล้องอวกาศ เจมส์ เวบบ์ รองรับถึง 27,000 นาโนเมตร!
ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Ivo Labbe แห่ง มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสวินเบิร์น (Swinburne) ที่มา : https://astronomy.swin.edu.au/staff/ilabbe.html
ดังนั้น ตั้งแต่ก่อนยุคเจมส์ เวบบ์ จึงมีการค้นพบ HRG มาแล้วมากมาย แต่ยังไม่พบว่ามีกาแล็กซีไหนมวลมากผิดปกติ จนกระทั่งปีที่ผ่านมา ก็เริ่มเจอ HRG จำนวนหนึ่งที่เป็นไปได้ว่ามวลมากเกิน ล่าสุด คณะนักดาราศาสตร์ที่นำโดย Ivo Labbé แห่งมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีสวินเบิร์น (Swinburne) ใช้ข้อมูลภาพถ่ายในช่วง 1,000–5,000 นาโนเมตร
ในการค้นพบ HRG ทั้งสิ้น 5 ดาราจักร ที่ระยะ z ระหว่าง 7.4–9.1 ที่มีมวลมหาศาลมากกว่า 10,000 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ และอีก 1 ดาราจักร ที่มวลมากกว่าดวงอาทิตย์ถึง 100,000 ล้านเท่า! ซึ่งมากเกินไปและไม่เคยค้นพบมาก่อนที่ระยะ z > 7
กล้องอวกาศเจมส์ เวบบ์สามารถทดลองถ่ายภาพ HRG ไม่ได้ถึงแค่เฉพาะช่วงความยาวคลื่นที่เจอ Lyman break เท่านั้น แต่ยังครอบคลุมข้ามไปถึงช่วงความยาวคลื่นที่เจอ Balmer break ด้วย ซึ่งมีข้อมูลที่จำเป็นต่อการใช้ประมาณมวลกาแล็กซี ทำให้คณะนักวิจัยสามารถบอกเป็นตัวเลขออกมาได้ อย่างไรก็ดี ตัวเลขนี้ยังจำเป็นต้องได้รับการยืนยันด้วยวิธีการอื่นอีก แต่เท่านี้ก็นับเป็นข่าวใหญ่ช็อกวงการดาราศาสตร์และจักรวาลวิทยาแล้ว ด้วยเหตุผลสองประการ
แบบจำลองวิวัฒนาการของเอกภพ ΛCDM (Lambda-CDM) ที่มา : NASA
ประการแรก ถ้าเป็นตามนั้นจริง HRG เหล่านี้จะเป็นปัญหาของแบบจำลองวิวัฒนาการของเอกภพที่มีชื่อว่า ΛCDM (Lambda-CDM) ซึ่งแม้จะเป็นแบบจำลองที่ “เวิร์ก” ที่สุดในปัจจุบันแล้ว แต่ก็ยังติดปัญหาหลายอย่างที่นักจักรวาลวิทยายังอธิบายไม่ได้ และ HRG ก็ได้กลายมาเป็นปัญหารายการล่าสุด ให้นักจักรวาลวิทยาต้องขบคิดว่า “สสารมืด” ส่งอิทธิพลก่อร่างสร้างตัวให้ HRG บางอันมีมวลมหาศาลขนาดนั้นได้อย่างไร
ประการที่สอง ขนาดแค่ข้อมูลชุดแรกๆ จากกล้องเจมส์ เวบบ์ ก็เริ่มสร้างความฮือฮาได้ขนาดนี้แล้ว ยิ่งชวนให้ตื่นเต้นว่าตลอดอีกสิบปีข้างหน้าจะมีอะไรมาให้ฮือฮาอีก
- 19
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
