ร่องรอยจากเถ้าของดาวฤกษ์ดวงแรกๆ สุดในเอกภพ
ด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก เป็นครั้งแรกที่นักวิจัยได้พบร่องรอยที่เหลืออยู่จากการระเบิดของดาวฤกษ์ดวงแรกๆ ในเอกภพ พวกเขาได้พบเมฆก๊าซที่อยู่ห่างไกลสามก้อนซึ่งมีองค์ประกอบเคมีตามที่คาดไว้จากการระเบิดของดาวดวงแรกๆ การค้นพบเหล่านี้นำเราขยับไปอีกก้าวสู่ความเข้าใจธรรมชาติของดาวดวงแรกๆ ที่ก่อตัวหลังจากบิ๊กแบง
เป็นครั้งแรกเลยที่เราสามารถจำแนกร่องรอยทางเคมีของการระเบิดจากดาวดวงแรกๆ สุดในเมฆก๊าซที่อยู่ไกลโพ้นได้ Andrea Saccardi นักศึกษาปริญญาเอกที่หอสังเกตการณ์แห่งปารีส ซึ่งนำการศึกษานี้ในระหว่างทำวิทยานิพนธ์ปริญญาโทที่มหาวิทยาลัยฟลอเรนซ์ กล่าว
นักวิจัยคิดว่าดาวดวงแรกๆ สุดที่ก่อตัวขึ้นในเอกภพมีความแตกต่างอย่างมากจากดาวที่เราเห็นทุกวันนี้ เมื่อพวกมันปรากฏขึ้นเมื่อราว 1.35 หมื่นล้านปีก่อน พวกมันมีเพียงไฮโดรเจนและฮีเลียมเหล่านั้น ซึ่งเป็นธาตุทางเคมีที่สามัญที่สุดในธรรมชาติ ดาวเหล่านี้ซึ่งน่าจะมีมวลหลายสิบจนถึงหลายร้อยเท่าดวงอาทิตย์ จบชีวิตอย่างรวดเร็วในการระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา เติมธาตุที่หนักกว่าให้กับก๊าซที่อยู่รอบๆ เป็นครั้งแรก
ดาวฤกษ์รุ่นถัดมาก็จะก่อตัวขึ้นจากก๊าซที่ถูกเติมธาตุหนักเหล่านี้ และก็จะผลักธาตุที่หนักกว่าขึ้นไปอีกเมื่อพวกมันตายลง แต่ดาวดวงแรกๆ สุดได้หายไปนานแล้ว ดังนั้นแล้ว นักวิจัยเรียนรู้เกี่ยวกับพวกมันเพิ่มเติมได้อย่างไร Stefania Salvadori รองศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยฟลอเรนซ์ และผู้เขียนร่วมการศึกษาซึ่งเผยแพร่ใน Astrophysical Journal กล่าวว่า จะสามารถศึกษาดาวโบราณได้โดยอ้อม จากการตรวจจับธาตุเคมีที่พวกมันกระจายออกสู่สิ่งแวดล้อมหลังจากที่จบชีวิตลง
ภาพจากศิลปินแสดงเมฆก๊าซสีดำ, เหลือง และแดง มีวัตถุทรงกลมขนาดเล็กจำนวนมากที่มีขนาดแตกต่างกันไปกระจายอย่างสม่ำเสมอไปทั่วภาพ อาจจะดูคล้ายเป็นอะตอมที่ขยายใหญ่ขึ้นและแสดงถึงองค์ประกอบเคมีที่มีในเมฆก๊าซ
ด้วยการใช้ข้อมูลจาก VLT ในชิลี ทีมได้พบเมฆก๊าซที่ห่างไกลมากๆ 3 ก้อน ซึ่งพบเห็นเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 10 ถึง 15% ของอายุปัจจุบัน และมีร่องรอยสารเคมีที่สอดคล้องกับที่คาดไว้จากการระเบิดของดาวดวงแรกๆ สุด ซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์แรกๆ สุดเหล่านั้นจะปล่อยธาตุเช่น คาร์บอน, ออกซิเจน และมักนีเซียมออกมา ซึ่งมีในชั้นส่วนนอกของดาวขึ้นอยู่กับมวลของดาวแรกๆ เหล่านี้และพลังงานการระเบิด แต่การระเบิดเหล่านี้บางส่วนก็ไม่ได้มีพลังมากพอที่จะผลักธาตุที่หนักกว่าอย่าง เหล็ก ซึ่งพบเฉพาะในแกนกลางดาวได้
เพื่อสำรวจหาร่องรอยดาวดวงแรกๆ สุดที่ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาพลังงานต่ำเหล่านี้ ทีมจึงต้องมองหาเมฆก๊าซที่อยู่ห่างไกลมากซึ่งขาดแคลนเหล็กแต่อุดมด้วยธาตุอื่น(คาร์บอน มักนีเซียม เป็นต้น) และพวกเขาก็พบเมฆก๊าซห่างไกล 3 ก้อนในเอกภพยุคต้น(ไม่ถึง 2 พันล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง) ซึ่งมีเหล็กอยู่เพียงน้อยนิดแต่อุดมไปด้วยคาร์บอน, ออกซิเจน และธาตุอื่นๆ เป็นร่องรอยของการระเบิดของดาวดวงแรกๆ สุดนี้
องค์ประกอบทางเคมีที่แปลกประหลาดยังสำรวจพบได้ในดาวที่เก่าแก่มากมายในกาแลคซีของเรา ซึ่งนักวิจัยเรียกว่าเป็นดาวรุ่นที่สอง ที่ก่อตัวขึ้นโดยตรงจาก “เถ้า” ของดาวรุ่นแรกสุด การศึกษาใหม่ได้พบเถ้าเหล่านี้ในเอกภพยุคต้น ซึ่งได้เพิ่มชิ้นส่วนที่หายไปให้กับปริศนานี้ Salvadori อธิบายว่า การค้นพบของเราเปิดเส้นทางใหม่สู่การศึกษาธรรมชาติของดาวดวงแรกๆ โดยอ้อม เติมเต็มการศึกษาดาวในกาแลคซีของเราได้
ภาพอธิบายว่านักดาราศาสตร์สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบเคมีของเมฆก๊าซที่อยู่ห่างไกล โดยใช้แสงจากวัตถุที่พื้นหลังอย่างเควซาร์ได้อย่างไร เมื่อแสงจากเควซาร์ผ่านทะลุเมฆก๊าซ องค์ประกอบเคมีในเมฆจะดูดกลืนช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ทิ้งเส้นสีมืดไว้ในสเปคตรัมเควซาร์ ธาตุแต่ละชนิดก็ทิ้งเส้นมืดเป็นชุดที่แตกต่างกัน ดังนั้น ด้วยการศึกษาสเปคตรัมนักดาราศาสตร์ก็บอกได้ว่าในเมฆก๊าซที่คั่นอยู่มีองค์ประกอบเคมีอย่างไร
เพื่อตรวจจับและศึกษาเมฆก๊าซที่ห่างไกลมากเหล่านี้ ทีมใช้แสงจากประภาคารในเอกภพที่เรียกว่า เควซาร์ ซึ่งเป็นแหล่งแสงที่สว่างเจิดจ้ามาก โดยได้พลังจากหลุมดำมวลมหาศาลในใจกลางกาแลคซีที่ไกลโพ้น เมื่อแสงจากเควซาร์เดินทางข้ามเอกภพ มันจะผ่านทะลุเมฆก๊าซซึ่งมีธาตุทางเคมีที่แตกต่างกันไป ซึ่งจะทิ้งร่องรอยไว้ในแสงเควซาร์
เพื่อค้นหาร่องรอยเคมีเหล่านี้ ทีมวิเคราะห์ข้อมูลจากเควซาร์หลายแห่งที่สำรวจด้วยเครื่องมือ X-shooter บน VLT เครื่องมือแยกแสงออกเป็นช่วงความยาวคลื่นที่กว้างมากๆ ซึ่งทำให้มันเป็นเครื่องมือที่มีอัตลักษณ์ซึ่งใช้จำแนกธาตุทางเคมีมากมายหลายชนิดที่มีในเมฆห่างไกลเหล่านั้น
การศึกษานี้ได้เปิดหน้าต่างบานใหม่สู่กล้องโทรทรรศน์และเครื่องมือรุ่นถัดไป อย่าง ELT(Extremely Large Telescope) และ ANDES(Armazones high dispersion Echelle Spectrograph) ความละเอียดสูง Valentina D’Odorico นักวิจัยที่สถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งชาติ ในอิตาลี และผู้เขียนร่วมการศึกษา กล่าวสรุปว่า ด้วย ANDES และ ELT เราน่าจะสามารถศึกษาเมฆก๊าซหายากเหล่านี้ในรายละเอียดเพิ่มเติมได้มากขึ้น และจะสามารถพบธรรมชาติอันลี้ลับของดาวดวงแรกๆ สุดได้ในที่สุด
แหล่งข่าว eso.org : astronomers find distant gas clouds with leftovers of the first stars
sciencealert.com : the remains of the universe’s first stars finally seen in distant gas clouds
iflscience.com : remains of the first-ever supernovae in the universe finally spotted
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
