ตรวจการก่อตัวดาวในเอกภพยุคต้นจากกาแลคซีเพื่อนบ้าน
ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นจากอวกาศส่วนที่เรียกว่า แหล่งอนุบาลดาว ซึ่งมีก๊าซและฝุ่นความเข้มข้นสูงยุบเกาะก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ทารกขึ้นมา จากเมฆโมเลกุลเหล่านี้ซึ่งมักจะมีขนาดใหญ่ แผ่กินพื้นที่หลายร้อยปีแสง และสร้างดาวฤกษ์หลายพันดวง และในขณะที่เราทราบเกี่ยวกับวัฏจักรชีวิตของดาวไม่น้อย ต้องขอบคุณความก้าวหน้าในเทคโนโลจีและเครื่องมือการสำรวจ แต่รายละเอียดที่แน่ชัดก็ยังคลุมเครือ ยกตัวอย่างเช่น แล้วดาวก่อตัวแบบนี้ในเอกภพยุคต้นด้วยหรือไม่
ในบทความชิ้นหนึ่งที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal วันที่ 20 กุมภาพันธ์ นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยคิวชู ในความร่วมมือกับมหาวิทยาลัยแห่งมหานครโอซากา ได้พบว่าในเอกภพยุคต้นนั้น ดาวบางส่วนอาจจะก่อตัวในเมฆโมเลกุลที่ไม่หนาทึบมากนัก ผลสรุปนี้ได้จากการสำรวจเมฆมาเจลลันเล็ก(Small Magellanic Cloud; SMC) และอาจจะให้มุมมองใหม่สู่การก่อตัวดาวตลอดความเป็นมาของเอกภพ
ปฏิบัติการไกอาถ่ายภาพระนาบทางช้างเผือกพร้อมทั้งกาแลคซีบริวารต่างๆ ของทางช้างเผือก ภาพปก เมฆมาเจลลันใหญ่และเล็ก เหนือหอสังเกตการณ์พารานัล ในชิลี Image Credit: ESO/J. Colosimo
ในทางช้างเผือกของเรา เมฆโมเลกุลที่เป็นแหล่งสร้างดาวจะมีโครงสร้าง “เส้นใย” ที่เรียวยาวกว้างราว 0.3 ปีแสง นักดาราศาสตร์เชื่อว่าระบบสุริยะของเราก็ก่อตัวในแบบเดียวกัน เมื่อเมฆโมเลกุลที่เป็นเส้นใยขนาดใหญ่แตกออกสร้างเป็น “ไข่ของดาว” ที่เรียกว่า แก่นกลางเมฆโมเลกุล(molecular cloud core) เมื่อเวลาผ่านไปหลายแสนปี แรงโน้มถ่วงก็น่าจะดึงก๊าซและสสารเข้าสู่แก่นเพื่อสร้างดาวฤกษ์ขึ้นมา
แม้แต่ในทุกวันนี้ ความเข้าใจเกี่ยวกับการก่อตัวดาวก็ยังคงอยู่ในช่วงพัฒนา การหาคำตอบว่าดาวก่อตัวในเอกภพช่วงแรกๆ กว่านี้ได้อย่างไร ก็ยิ่งเป็นเรื่องที่ท้าทายมากขึ้นไปอีก Kazuki Tokuda นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยคิวชู และผู้เขียนคนแรกของการศึกษานี้ กล่าว
เอกภพยุคต้นนั้นค่อนข้างแตกต่างจากปัจจุบัน ซึ่งเกือบทั้งหมดมีแต่ไฮโดรเจนและฮีเลียม ธาตุที่หนักกว่าก่อตัวขึ้นในเวลาต่อมาในดาวมวลสูง เราไม่สามารถย้อนเวลากลับไปศึกษาการก่อตัวดาวในเอกภพยุคต้นได้ แต่เราสามารถสำรวจส่วนหนึ่งของเอกภพที่มีสภาพแวดล้อมคล้ายกับในเอกภพยุคต้นได้
ภาพอินฟราเรดไกลของเมฆมาเจลลันเล็กที่สำรวจโดยหอสังเกตการณ์อวกาศเฮอร์เชล วงกลมระบุตำแหน่งที่ ALMA สำรวจ ขยายเป็นภาพเมฆโมเลกุลที่สำรวจในช่วงคลื่นวิทยุที่เปล่งออกจากคาร์บอนมอนอกไซด์ ภาพขยายกรอบสีเหลืองบ่งชี้ถึงโครงสร้างเส้นใย ภาพขยายกรอบสีฟ้าบ่งชี้รูปร่างปุกปุย
ทีมหันไปตรวจสอบ SMC ซึ่งเป็นกาแลคซีแคระเพื่อนบ้านของทางช้างเผือก ที่อยู่ห่างออกไปราว 2 แสนปีแสง SMC มีธาตุหนักเพียงหนึ่งในห้าของที่มีในทางช้างเผือก ทำให้มันมีสภาพใกล้เคียงกับสภาพแวดล้อมในอวกาศของเอกภพยุคต้นเมื่อเอกภพมีอายุ 4 พันล้านปีหลังบิ๊กแบง อย่างไรก็ตาม ความละเอียดในการสำรวจเมฆโมเลกุลใน SMC มักจะมีไม่มากพอ และจึงไม่แน่ชัดว่าจะได้พบเห็นโครงสร้างเส้นใยคล้ายๆ กันนี้หรือไม่
แต่โชคดีที่กล้องโทรทรรศน์วิทยุ ALMA ในชิลี มีพลังมากพอที่จะจับภาพ SMC ในรายละเอียดที่สูงขึ้น และตรวจสอบการมีหรือไม่มีของเมฆโมเลกุลเส้นใยได้ โดยรวมแล้ว เราได้รวบรวมและวิเคราะห์ข้อมูลจากเมฆโมเลกุล 17 ก้อน แต่ละก้อนมีดาวทารกที่กำลังเติบโตด้วยมวล 20 เท่าดวงอาทิตย์ Tokuda กล่าว เราพบว่ามีเมฆราว 60% ที่เราสำรวจมีโครงสร้างเส้นใยที่มีความกว้าง 0.3 ปีแสง แต่อีก 40% ที่เหลือมีรูปร่างที่ปุกปุยกว่า ยิ่งกว่านั้น อุณหภูมิภายในเส้นใยก็สูงกว่าในเมฆปุกปุยนั้น
อุณหภูมิที่แตกต่างระหว่างเมฆเส้นใย กับเมฆปุกปุย น่าจะเกิดขึ้นจากที่เมฆก่อตัวมานานแค่ไหนแล้ว ในตอนแรก เมฆทั้งหมดก็มีเส้นใยที่มีอุณหภูมิสูงอันเนื่องมาจากเมฆชนซึ่งกันและกัน เมื่ออุณหภูมิสูง ความปั่นป่วนในเมฆก็อ่อนแรง แต่เมื่ออุณหภูมิต่ำลง พลังงานจลน์ของก๊าซที่กำลังตกเข้ามาก็ทำให้เกิดความปั่นป่วนมากขึ้น และเกลี่ยโครงสร้างเส้นใยให้บานออกเป็นผลให้เกิดเมฆที่ปุกปุย
คลื่นวิทยุที่เปล่งออกจากโมเลกุลคาร์บอนมอนอกไซด์แสดงเป็นสี สีที่สว่างกว่าแสดงว่าเปล่งคลื่นวิทยุรุนแรงกว่า กากบาทบ่งชี้การมีอยู่ของดาวฤกษ์ทารกดวงยักษ์ ภาพซ้ายแสดงเมฆโมเลกุลที่มีโครงสร้างเส้นใย ภาพขวาแสดงตัวอย่างของเมฆโมเลกุลที่มีรูปร่างปุกปุย
ถ้าเมฆโมเลกุลยังคงรักษาสภาพเส้นใยของมันได้ ก็เป็นไปได้มากว่าน่าจะแตกออกตามแนวเส้นใยยาวนี้ และก่อตัวดาวฤกษ์มากมายที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ของเรา ซึ่งเป็นดาวมวลต่ำที่มีระบบดาวเคราะห์อยู่ ในทางตรงกันข้าม ถ้าไม่สามารถรักษาโครงสร้างเส้นใยได้ ก็อาจจะยากที่ดาวลักษณะนั้นจะอุบัติขึ้น อย่างไรก็ตาม เมฆที่ปุกปุยก็จะแตกออกและก่อตัวดาวมวลต่ำได้ยากกว่า
การศึกษานี้บ่งชี้ว่าสภาพแวดล้อม เช่น การมีธาตุหนักอย่างเพียงพอ มีความสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาโครงสร้างเส้นใยและอาจจะมีบทบาทสำคัญต่อการก่อตัวระบบดาวเคราะห์ได้ Tokuda กล่าวสรุป ในอนาคต มันจะเป็นสิ่งสำคัญที่ต้องเปรียบเทียบผลสรุปขเงรากับการสำรวจเมฆโมเลกุลในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยโลหะอย่างเช่นในทางช้างเผือกของเรา การศึกษาลักษณะนี้จะให้แง่มุมใหม่ๆ สู่การก่อตัวและวิวัฒนาการชั่วคราวของเมฆโมเลกุลและเอกภพ
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
