พิภพหินทั้งเจ็ดใน TRAPPIST-1 มีความหนาแน่นใกล้เคียงกัน

      ดาวฤกษ์ชนิดแคระแดง TRAPPIST-1 เป็นที่อยู่ของดาวเคราะห์ขนาดพอๆ กับโลกกลุ่มใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบในระบบดาวเคราะห์แห่งเดียว ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 40 ปีแสง พิภพหินทั้งเจ็ดได้ให้ตัวอย่างหนึ่งในความหลากหลายของระบบดาวเคราะห์ที่น่าจะพบได้ในเอกภพ

     การศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Planetary Science Journal ได้แสดงว่าดาวเคราะห์ใน TRAPPIST-1 มีความหนาแน่นที่ใกล้เคียงกันอย่างน่าประทับใจ นี่อาจจะหมายความว่าพวกมันทั้งหมดมีอัตราส่วนวัสดุสารที่คิดว่าประกอบอยู่ในดาวเคราะห์หินเกือบทั้งหมด เช่น เหล็ก, ออกซิเจน, มักนีเซียม และซิลิกอน เท่าๆ กัน และถ้าเป็นกรณีนี้ อัตราส่วนนี้ก็จะต้องแตกต่างจากอัตราส่วนของโลกอย่างเห็นได้ชัด ดาวเคราะห์ของ TRAPPIST-1 มีความหนาแน่นต่ำกว่าองค์ประกอบในโลกประมาณ 8% จากข้อสรุปนี้ ผู้เขียนรายงานตั้งสมมุติฐานว่าคงมีองค์ประกอบที่ผสมในอัตราส่วนที่ต่างกันเล็กน้อยซึ่งทำให้ดาวเคราะห์ของ TRAPPIST-1 มีความหนาแน่นอย่างที่ตรวจสอบได้

      ดาวเคราะห์เหล่านี้บางส่วนถูกพบตั้งแต่ปี 2016 เมื่อนักวิทยาศาสตร์ได้ประกาศว่าพวกเขาได้พบดาวเคราะห์ 3 ดวงรอบ TRAPPIST-1 โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ TRAPPIST(Transiting Planets and Planetesimals Small Telescope) ในชิลี การสำรวจต่อมาโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของนาซาที่ปลดเกษียณแล้ว ร่วมกับกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน ได้ยืนยันดาวเคราะห์สองในสามดวง และพบดาวเคราะห์เพิ่มอีก 5 ดวง สปิตเซอร์ซึ่งดำเนินงานโดยห้องทดลองไอพ่นขับดัน(JPL) ของนาซาในพาซาดีนา ได้สำรวจระบบนี้กว่า 1000 ชั่วโมงก่อนที่จะปลดประจำการในเดือนมกราคม 2020 กล้องฮับเบิลและกล้องเคปเลอร์ซึ่งเกษียณแล้วเช่นกัน ก็ได้ศึกษาระบบแห่งนี้

     ดาวเคราะห์ทั้งเจ็ดดวงของ TRAPPIST-1 ทั้งหมดอยู่ใกล้ชิดดาวฤกษ์แม่อย่างมากจนพวกมันน่าจะแออัดอยู่ในวงโคจรดาวพุธได้ทั้งหมด ก็ถูกพบผ่านวิธีการผ่านหน้า(transit method) เมื่อนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถเห็นดาวเคราะห์ได้โดยตรง(พวกมันมีขนาดเล็กเกินปและสลัวเกินไปเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์แม่) ดังนั้น พวกเขาจึงมองหาการมืดหรี่ลงในแสงสว่างจากดาวฤกษ์แม่ ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีดาวเคราะห์เคลื่อนที่ผ่านหน้ามัน

คุณสมบัติทางกายภาพของดาวเคราะห์ในระบบ TRAPPIST-1

     การสำรวจแสงดาวฤกษ์ที่หรี่ลงซ้ำๆ ร่วมกับการตรวจสอบช่วงเวลาการโคจรของดาวเคราะห์ ช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้ประเมินมวลและเส้นผ่าศูนย์กลางของดาวเคราะห์ได้ ซึ่งก็จะใช้เพื่อคำนวณความหนาแน่นของพวกมันได้ การคำนวณก่อนหน้านี้บอกว่าดาวเคราะห์มีขนาดและมวลพอๆ กับโลก และจึงจะต้องเป็นหิน(terrestrial) แทนที่จะเป็นดาวเคราะห์ที่อุดมไปด้วยก๊าซอย่างดาวพฤหัสฯ และดาวเสาร์ รายงานฉบับใหม่ได้ให้การตรวจสอบความหนาแน่นที่แม่นยำที่สุดเท่าที่ทำกับดาวเคราะห์นอกระบบกลุ่มใดๆ มา

     ยิ่งนักวิทยาศาสตร์ทราบความหนาแน่นของดาวเคราะห์แม่นยำมากขึ้นเพียงใด ก็จะสามารถกำหนดองค์ประกอบของพวกมันได้แคบลงเท่านั้น ความหนาแน่นของดาวเคราะห์ทั้งแปดในระบบของเรานั้นแตกต่างอย่างกว้างขวาง ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ที่ปุกปุยคือ ดาวพฤหัสฯ, ดาวเสาร์, ยูเรนัส และเนปจูน มีขนาดใหญ่กว่าและหนาแน่นน้อยกว่า ดาวเคราะห์หินทั้งสี่ เนื่องจากพวกมันประกอบด้วยธาตุเบาเช่น ไฮโดรเจนและฮีเลียมเกือบทั้งหมด แม้แต่พิภพหินวงในทั้งสี่ก็มีความหนาแน่นที่แตกต่างกันด้วย ซึ่งกำหนดโดยทั้งองค์ประกอบและการบีบตัวของดาวเคราะห์อันเนื่องจากแรงโน้มถ่วง เมื่อตัดผลจากแรงโน้มถ่วงออกไป นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถคำนวณสิ่งที่เรียกว่าเป็นความหนาแน่นแบบไม่บีบอัด(uncompressed density) ของดาวเคราะห์ และน่าจะเรียนรู้เกี่ยวกับองค์ประกอบของดาวเคราะห์ได้มากขึ้น

กราฟแสดงคุณสมบัติที่ตรวจสอบได้ของดาวเคราะห์ทั้งเจ็ดดวงในระบบ TRAPPIST-1(ระบุเป็น b จนถึง h) แสดงให้เห็นเทียบกับโลกและพิภพหินอื่นๆ ในระบบของเรา ขนาดเปรียบเทียบของดาวเคราะห์ระบุเป็นวงกลม ดาวเคราะห์ทั้งหมดใน TRAPPIST-1 มีขนาดใหญ่กว่าดาวอังคาร โดยห้าดวงในนี้อยู่ใน 15% เส้นผ่าศูนย์กลางของโลก

     ดาวเคราะห์ทั้งเจ็ดของ TRAPPIST-1 มีความหนาแน่นใกล้เคียงกัน ในระดับที่แตกต่างกันไม่เกิน 3% นี่ทำให้ระบบแห่งนี้ค่อนข้างแตกต่างจากระบบสุริยะของเรา ความแตกต่างของความหนาแน่นระหว่างดาวเคราะห์ใน TRAPPIST-1 กับโลกและดาวศุกร์ อาจจะดูเล็กน้อย คือราว 8% แต่ก็พอสมควรในระดับดาวเคราะห์ ยกตัวอย่างเช่น ทางหนึ่งที่จะอธิบายว่าเพราะเหตุใดดาวเคราะห์ของ TRAPPIST-1 จึงมีความหนาแน่นน้อยกว่า ก็คือ พวกมันมีองค์ประกอบเหมือนกับโลกแต่มีสัดส่วนเหล็กที่ต่ำกว่า ประมาณ 21% เมื่อเทียบกับโลกที่ระดับ 32% อีกทางก็คือ เหล็กในดาวเคราะห์ของ TRAPPIST-1 อาจจะมีออกซิเจนปนอยู่ในระดับสูง ซึ่งจะสร้างเหล็กออกไซด์หรือสนิมขึ้น การมีออกซิเจนเพิ่มน่าจะลดความหนาแน่นของดาวเคราะห์ลงมา พื้นผิวของดาวอังคารก็มีสีแดงจากสนิมเหล็กนี้ แต่ก็เช่นเดียวกับพิภพหินพี่ๆ ทั้งสาม มันเองก็มีแกนกลางที่ประกอบด้วยเหล็กที่ไม่มีออกซิเจนปน เมื่อเทียบแล้ว ถ้าความหนาแน่นที่ต่ำกว่าของดาวเคราะห์ใน TRAPPIST-1 เกิดขึ้นจากการมีออกซิเจนปนอยู่กับเหล็ก ดาวเคราะห์ก็น่าจะเป็นสนิมไปทั่วและไม่น่าจะมีแกนกลางเหล็กแข็งได้

     Eric Agol นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยวอชิงตัน และผู้เขียนนำการศึกษาใหม่ บอกว่าคำตอบอาจจะเป็นสองทั้งกรณี คือ โดยรวมแล้วมีเหล็กอยู่น้อยกว่า และเหล็กก็ยังมีออกซิเจนปนด้วย ทีมยังพิจารณาว่าพื้นผิวของดาวเคราะห์แต่ละดวงอาจจะปกคลุมด้วยน้ำซึ่งก็ยิ่งเบากว่าสนิมเหล็กหรือไม่ ซึ่งจะเปลี่ยนความหนาแน่นโดยรวมของดาวเคราะห์ไป ถ้าเป็นกรณีนี้ ก็น่าจะมีน้ำประมาณ 5% ของมวลรวมดาวเคราะห์วงนอกสี่ดวง เมื่อเทียบแล้ว บนโลก มีน้ำไม่ถึง 0.1% จากมวลโลก

     เนื่องจากพวกมันอยู่ใกล้กับดาวฤกษ์แม่อย่างมากจนไม่น่ามีน้ำในสถานะของเหลวอยู่ได้ ดาวเคราะห์วงในทั้งสามของ TRAPPIST-1 น่าจะต้องมีชั้นบรรยากาศที่หนาทึบและร้อนเหมือนกับชั้นบรรยากาศดาวศุกร์ เพื่อที่น้ำจะต้องยังอยู่กับดาวเคราะห์ได้ในสถานะไอน้ำ แต่ Agol บอกว่าคำอธิบายนี้ดูเป็นไปได้น้อยกว่า เนื่องจากมันน่าจะต้องเป็นเรื่องที่บังเอิญที่ดาวเคราะห์ทั้งเจ็ดจะมีน้ำเพียงพอที่จะมีความหนาแน่นที่ใกล้เคียงกันมากอย่างนี้

ภาพอธิบายแสดงโครงสร้างภายในที่เป็นไปได้ 3 แบบของดาวเคราะห์หินทั้งเจ็ดในระบบ TRAPPIST-1 จากการตรวจสอบความหนาแน่นดาวเคราะห์ที่แม่นยำ โดยรวมแล้ว พิภพของ TRAPPIST-1 มีความหนาแน่นที่ใกล้เคียงกันอย่างน่าประทับใจซึ่งบอกว่าพวกมันอาจจะมีอัตราส่วนธาตุที่ก่อตัวดาวเคราะห์พื้นฐานเหมือนกัน ความหนาแน่นของดาวเคราะห์นั้นต่ำกว่าของโลกหรือดาวศุกร์ซึ่งอาจจะหมายความว่าพวกมันมีเหล็กในสัดส่วนที่น้อยกว่า หรือมีวัสดุสารความหนาแน่นต่ำที่มากกว่าเช่นน้ำหรือออกซิเจน ในแบบจำลองแรก(ซ้าย) ภายในประกอบด้วยเหล็กผสมกับธาตุเบาเช่นออกซิเจน ก็จะไม่มีแกนกลางเหล็กแข็งอย่างในกรณีของโลกและดาวเคราะห์หินอื่นๆ ในระบบของเรา แบบที่สองแสดงองค์ประกอบโดยรวมที่ใกล้เคียงกับโลก ซึ่งวัสดุสารที่หนาแน่นที่สุดจะจมลงสู่ใจกลางดาวเคราะห์ ก่อตัวเป็นแกนกลางที่อุดมด้วยเหล็กแต่มีขนาดเล็กกว่าแกนกลางของโลก และแบบที่สามที่มีแกนกลางหนาแน่นสูงขนาดใหญ่กว่าก็จะถูกถ่วงดุลด้วยมหาสมุทรความหนาแน่นต่ำมากบนพื้นผิวดาวเคราะห์ อย่างไรก็ตาม แบบหลังนี้ใช้ได้กับดาวเคราะห์ 4 ดวงวงนอกของ TRAPPIST-1 เท่านั้น ส่วนอีกสามดวงวงใน มหาสมุทรใดๆ น่าจะระเหยไปอันเนื่องจากอุณหภูมิที่สูงกว่าเมื่ออยู่ใกล้ดาวฤกษ์แม่ และต้องการองค์ประกอบที่แตกต่างกันด้วย เมื่อทั้งเจ็ดมีความหนาแน่นใกล้เคียงกันจึงเป็นไปได้ที่ดาวเคราะห์ทั้งเจ็ดจะมีองค์ประกอบโดยคร่าวๆ ที่ใกล้เคียงกัน

     ท้องฟ้ายามค่ำคืนนั้นเต็มไปด้วยดาวเคราะห์ และก็เพิ่งเมื่อ 30 ปีหลังนี่ที่เราสามารถเผยปริศนาของพวกมันได้ Caroline Dorn นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยซือริค และผู้เขียนร่วมรายงาน กล่าว ระบบ TRAPPIST-1 นั้นน่าทึ่งเนื่องจากรอบดาวฤกษ์นี้เพียงดวงเดียวเราสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับความหลากหลายของดาวเคราะห์หินได้ในระบบเดียว และจริงๆ แล้วเราจึงสามารถเรียนรู้เกี่ยวกับดาวเคราะห์ได้มากขึ้น โดยการศึกษาเพื่อนบ้านของมันด้วย ดังนั้นระบบนี้จึงเป็นสถานที่ที่ดีเยี่ยมในการศึกษา

แหล่งข่าว phys.org : the seven rocky planets of TRAPPIST-1 seem to have very similar compositions
               ifscience.com : TRAPPIST-1’s seven Earth-sized planets are likely all made of the same stuff

Kemble's Cascade

 

ภาพเขียนจากความทรงจำ ของจริงสวยกว่ามาก
ภาพนี้ไม่ได้ครึ่งของที่เคยดู

คลิกภาพเพื่อขยาย

ขอแนะนำออบเจคสำหรับไบนอคหรือกล้องสองตาโดยเฉพาะอีกตัว Kembel’s Cascade อยู่ในกลุ่มดาวยีราฟ ช่วงนี้ดูได้ตั้งแต่หัวค่ำ แต่อย่าให้มีพระจันทร์นะไม่งั้นโดนแสงจันทร์กลบหมด

Kemble’s Cascade เป็นออบเจคประเภทที่เรียกว่าดาวเรียงหรือ Asterism คือดาวแต่ละดวงไม่มีความเกี่ยวพันเลย เพียงแค่บังเอิญมาเรียงกันเป็นรูปร่างต่างๆเมื่อมองจากโลก

ผมเคยดูครั้งแรกเมื่อนานมาแล้วที่วัดมกุฎคีรีวัน คืนนั้นฟ้าใสและมืดดีมากและไม่มีแสงไฟกวนจากเมืองเลย ตอนนั้นยังไม่รู้วิธีหาตำแหน่ง ใช้เวลานานทีเดียวกว่าจะหาเจอ แต่ก็คุ้มค่ามาก

Kemble’s Cascade ในกล้องสองตา 7x42 เป็นกลุ่มของดาวจางๆราวสิบถึงยีสิบดวงเรียงตัวเป็นแถว
ทำให้ดูเหมือนเป็น “สายธารแห่งแสง” ไหลลงไปที่ NGC1502 อย่างไรอย่างนั้น

ภาพแบบที่บรรยายจะไม่เห็นจากกล้องดูดาวหรือจากภาพถ่ายครับ เพราะมุมแคบไปต้องดูจากกล้องสองตาในที่ๆไม่มีไฟกวนจากเมือง ผมเคยดูอีกหลายครั้งทั้งที่หมูสีและบ้านหมี่ก็ไม่ประทับใจเท่าที่วัดมงกุฎครั้งนั้น เพราะท้องฟ้าสว่าง มีไฟกวนจากเมืองมากไป

ถึงจะอยู่ในกลุ่มดาวยีราฟหรือ Camelomaradis แต่วิธีการระบุตำแหน่งให้ง่ายที่สุดคือใช้บริการจากแคสซิโอเปีย ให้ลากเส้นจาก “เบต้า” เลย “แอพซิลอน แคซิโอปิอี” ไปอีกเท่าตัวก็จะพบกับอัญมณีที่สวยที่สุดตัวหนึ่งบนฟ้า “Kemble’s Cascade” ครับ

ขอให้ทุกท่านมีความสุขครับ

การควบรวมของกาแลคซีปิดการก่อตัวดาวอย่างไร

      นักดาราศาสตร์ได้มองย้อนเวลากลับไปเมื่อ 9 พันล้านปีก่อนจนพบหลักฐานว่าการควบรวมของกาแลคซีในเอกภพยุคต้นสามารถปิดการก่อตัวดาวฤกษ์และส่งผลต่อการเจริญของกาแลคซีได้

ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)

     งานวิจัยใหม่ที่นำโดยมหาวิทยาลัยเดอร์แรม สหราชอาณาจักร และ CEA(Alternative Energies and Atomic Energy Commission)-Saclay ในฝรั่งเศส และมหาวิทยาลัยปารีส-ซาเคลย์ ได้แสดงว่าก๊าซที่กำลังก่อตัวดาวจำนวนมากมายถูกผลักออกสู่ห้วงอวกาศโดยการเข้าใกล้กันของกาแลคซีสองแห่ง นักวิจัยบอกว่าเหตุการณ์นี้ พร้อมทั้งการก่อตัวดาวด้วยอัตราสูงในพื้นที่ใจกลางของกาแลคซี สุดท้ายน่าจะทำให้กาแลคซีที่ควบรวมได้ IC2299 ใช้ก๊าซวัตถุดิบในการก่อตัวดาวฤกษ์ใหม่จนหมด  นี่น่าจะหยุดการก่อตัวของดาวไปหลายร้อยล้านปี และหยุดยั้งการพัฒนาของกาแลคซีได้อย่างมีประสิทธิภาพ

     นักดาราศาสตร์ได้สำรวจกาแลคซีขนาดใหญ่ที่ตายแล้วหลายแห่ง ซึ่งมีดาวที่เก่าแก่มากๆ ในเอกภพใกล้ๆ และไม่ทราบแน่ชัดว่ากาแลคซีเหล่านี้ก่อตัวขึ้นได้อย่างไร แบบจำลองเสมือนจริงบอกว่าลมที่เกิดจากหลุมดำกิจกรรมสูง(active black holes) เมื่อมันได้รับอาหาร หรือลมที่เกิดจากการก่อตัวดาวอย่างคึกคัก เป็นตัวการการตายลักษณะนี้โดยการผลักก๊าซออกจากกาแลคซีไป ขณะนี้ การศึกษาที่นำโดยเดอร์แรมได้เสนอว่าการควบรวมของกาแลคซี ก็เป็นอีกทางที่ปิดการก่อตัวดาวและส่งผลต่อการเจริญของกาแลคซี

     รายละเอียดของลมและ “หางแรงบีบฉีก(tidal tail)” ที่สำรวจพบ เกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงระหว่างกาแลคซีในการควบรวมนั้น มีความคล้ายคลึงกันอย่างมากจนนักวิจัยบอกว่าผลสรุปในอดีตบางส่วนที่คิดว่าเป็นลมจากกาแลคซีที่หยุดการก่อตัวดาวลง อาจจะต้องมาประเมินกันใหม่ การค้นพบนี้เผยแพร่ใน Nature Astronomy

     Annagrazia Puglisi ผู้เขียนนำจากศูนย์ดาราศาสตร์นอกกาแลคซี เดอร์แรม กล่าวว่า เรายังคงไม่ทราบถึงกระบวนการที่แน่ชัดเบื้องหลังการปิดสวิตช์การก่อตัวดาวในกาแลคซีขนาดใหญ่ ลมจากการก่อตัวดาวหรือจากหลุมดำกิจกรรมสูง เป็นกลไกย้อนกลับที่เป็นตัวการผลักก๊าซและปิดการเจริญของกาแลคซีขนาดใหญ่ งานวิจัยของเราให้หลักฐานเพิ่มเติมว่าก๊าซที่ถูกสาดออกจาก ID2299 น่าจะเป็นการผลักโดยแรงโน้มถ่วงเนื่องจากการควบรวมของกาแลคซีกังหันที่อุดมด้วยก๊าซ 2 แห่ง ปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงระหว่างกาแลคซีทั้งสองสามารถให้โมเมนตัมเชิงมุมมากพอที่จะผลักก๊าซส่วนหนึ่งออกสู่รอบๆ กาแลคซีได้

ภาพจากศิลปินแสดง ID2299 กาแลคซีซึ่งเป็นผลิตผลจากการควบรวมของกาแลคซีสองแห่ง และก๊าซบางส่วนของมันก็ถูกผลักออกมาเป็นหางแรงบีบฉีก(tidal tail) การสำรวจใหม่โดย ALMA ได้จับช่วงแรกเริ่มที่สุดของกระบวนการผลักก๊าซนี้ก่อนที่ก๊าซจะมีโครงสร้างที่ใหญ่มากอย่างที่ศิลปินถอดภาพไว้

     นี่บอกว่าการควบรวมก็สามารถส่งผลต่อวิวัฒนาการในอนาคตของกาแลคซีได้ โดยการจำกัดความสามารถในการก่อตัวดาวในช่วงหลายล้านปี และควรค่าแก่การสำรวจเพิ่มเติมเกี่ยวกับปัจจัยที่จำกัดการเจริญของกาแลคซีไป

     เนื่องจากเวลาที่แสงจาก ID2299 ที่ใช้เดินทางมาถึงโลก นักวิจัยจึงสามารถเห็นกาแลคซีอย่างที่มันเป็นเมื่อ 9 พันล้านปีก่อน เมื่อมันยังอยู่ในขั้นตอนสุดท้ายของการควบรวม นั้นเป็นช่วงเวลาที่เอกภพมีอายุเพียง 4.5 พันล้านปี และกำลังอยู่ในช่วง “ผู้ใหญ่ตอนต้น” ซึ่งเปี่ยมด้วยพลังที่สุด เมื่อเทียบกับชีวิตมนุษย์

     ด้วยการใช้ ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ในชิลีเหนือ นักวิจัยได้เห็นว่ามันกำลังผลักแหล่งก๊าซด้วยอัตราเทียบเท่า 1 หมื่นเท่ามวลดวงอาทิตย์ต่อปี และกำจัดก๊าซเย็นประมาณครึ่งหนึ่งของที่มีออกสู่พื้นที่รอบข้างกาแลคซี นักวิจัยสามารถกำจัดการก่อตัวดาวและหลุมดำกิจกรรมสูงของกาแลคซีว่าเป็นตัวการการผลักก๊าซ โดยการเปรียบเทียบการตรวจสอบกับงานศึกษาก่อนหน้านี้และจำลองและตรวจสอบคุณสมบัติทางกายภาพของก๊าซที่หนีออกมา

     อัตราที่ ID2299 ผลักก๊าซออกมานั้นสูงเกินกว่าจะเกิดจากพลังงานที่หลุมดำหรือการก่อตัวดาวอย่างบ้าคลั่งจะสร้างได้ ในขณะที่แบบจำลองเสมือนจริงบอกว่าไม่มีหลุมดำใดที่สามารถผลักก๊าซเย็นออกมาได้มากมายจากกาแลคซีขนาดนี้ สภาพถูกกระตุ้น(excited) ของก๊าซที่หนีออกมา ยังไม่สอดคล้องกับลมที่เกิดจากหลุมดำหรือจากการก่อตัวดาวใหม่ๆ ด้วย

     Emanuele Daddi ผู้เขียนร่วม จาก CEA-Saclay กล่าวว่า กำลังได้เห็นกาแลคซีแห่งนี้เกิดเหตุการณ์ที่สุดขั้ว เราอาจจะพบมันในสถานะทางกายภาพที่สำคัญในวิวัฒนาการกาแลคซี ที่เกิดขึ้นในเวลาที่ค่อนข้างสั้น เราต้องตรวจสอบกาแลคซีมากกว่าร้อยแห่งด้วย ALMA เพื่อหามัน

     Jeremy Fensch ผู้เขียนร่วม จากศูนย์เพื่อการวิจัยดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งลียง กล่าวเสริมว่า การศึกษากรณีนี้กรณีเดียวก็เผยให้เห็นความเป็นไปได้ที่เหตุการณ์ชนิดนี้อาจจะไม่ได้สิ่งที่ผิดปกติอย่างใดเลย และกาแลคซีหลายๆ แห่งก็ต้องพบเจอกับการปล่อยก๊าซด้วย(ปฏิสัมพันธ์) แรงโน้มถ่วงแบบนี้ เราน่าจะต้องแปลผลการสำรวจในอดีตซะใหม่ นี่อาจจะส่งผลอย่างใหญ่หลวงต่อความเขาใจสิ่งที่ส่งผลอย่างแท้จริงต่อวิวัฒนาการกาแลคซี

แผนที่โมเลกุลก๊าซคาร์บอนมอนอกไซด์เย็นจากกาแลคซี ID2299 โดย ALMA

     การค้นพบที่น่าประหลาดใจเกิดขึ้นโดยบังเอิญ ในขณะที่ทีมกำลังตรวจสอบโครงการสำรวจกาแลคซีงานหนึ่งที่ทำโดย ALMA ซึ่งออกแบบมาให้ศึกษาคุณสมบัติของก๊าซเย็นในกาแลคซีนับร้อยแห่ง ID2299 ถูกสำรวจโดย ALMA เป็นเวลาเพียงไม่กี่นาทีเท่านั้น แต่หอสังเกตการณ์ที่ทรงพลังแห่งนี้ก็ได้ช่วยให้ทีมได้รวบรวมข้อมูลที่เพียงพอที่จะตรวจจับกาแลคซีและหางก๊าซที่มันผลักออกมาได้

     ALMA ได้เปิดช่องทางใหม่สู่กลไกที่สามารถหยุดการก่อตัวดาวในกาแลคซีอันห่างไกล การได้เฝ้าดูเหตุการณ์การยับยั้งครั้งใหญ่เช่นนี้ได้เพิ่มชิ้นส่วนสำคัญให้กับปริศนาที่ซับซ้อนในวิวัฒนาการกาแลคซี Chiara Circosta นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยคอลเลจ ลอนดอน สหราชอาณาจักร สมาชิกทีมวิจัย ในอนาคต ทีมน่าจะใช้ ALMA เพื่อทำการสำรวจกาแลคซีแห่งนี้ด้วยความละเอียดสูงขึ้นและลึกขึ้น ช่วยให้พวกเขาได้เข้าใจพลวัตของก๊าซที่ถูกผลักออกมามากขึ้น การสำรวจด้วย ELT(Extremely Large Telescope) ในอนาคตน่าจะช่วยให้ทีมได้สำรวจความเชื่อมโยงระหว่างดาวและก๊าซใน ID2299 เปิดช่องทางใหม่ว่ากาแลคซีพัฒนาอย่างไร

ภาพจากศิลปินแสดง ID2299 กาแลคซีซึ่งเป็นผลิตผลจากการควบรวมของกาแลคซีสองแห่ง และก๊าซบางส่วนของมันก็ถูกผลักออกมาเป็นหางแรงบีบฉีก(tidal tail) การสำรวจใหม่โดย ALMA ได้จับช่วงแรกเริ่มที่สุดของกระบวนการผลักก๊าซนี้ก่อนที่ก๊าซจะมีโครงสร้างที่ใหญ่มากอย่างที่ศิลปินถอดภาพไว้

แผนที่โมเลกุลก๊าซเย็นจากกาแลคซี ID2299 โดย ALMA

แหล่งข่าว phys.org : galaxy mergers could limit star formation
                eso.org : ALMA captures distant colliding galaxy dying out as it loses the ability to form stars   

ดาวเคราะห์ที่(เกือบ) ถูกลืม

      ย้อนกลับไปในปี 2009 ไม่นานหลังจากที่ปฏิบัติการเคปเลอร์ของนาซาเริ่มทำงาน มันได้จำแนกสิ่งที่คิดว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่มีขนาดเท่ากับเนปจูน ดาวเคราะห์ KOI-5Ab เป็นว่าที่ดาวเคราะห์ใหม่ดวงที่สองที่พบโดยปฏิบัติการ และก็ถูกลืมเมื่อเคปเลอร์ได้ค้นพบดาวเคราะห์มากขึ้นเรื่อยๆ ในช่วงสิ้นสุดปฏิบัติการในปี 2018 เคปเลอร์ได้พบดาวเคราะห์นอกระบบ 2394 ดวง และว่าที่ดาวเคราะห์(planet candidate) อีก 2366 ดวงซึ่งรวมถึง KOI-5Ab ด้วย

     ขณะนี้ David Ciardi หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์นอกระบบของนาซา(NExScI) ซึ่งอยู่ที่ IPAC ของคาลเทค บอกว่าเขาได้ปลุก KOI-5Ab ฟื้นจากความตายขึ้นมาอีกครั้ง ต้องขอบคุณการสำรวจใหม่จาก TESS(Transiting Exoplanet Survey Satellite) ของนาซา KOI-5Ab ถูกหลงลืมไปจนสิ้น Ciardi กล่าว เขานำเสนอการค้นพบในการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกัน ครั้งที่ 237 ที่จัดในแบบเสมือนจริง

     ในปี 2014 Ciardi และนักวิจัยคนอื่นๆ ได้ใช้หอสังเกตการ์เคกในฮาวาย, หอสังเกตการณ์พาโลมาร์ของคาลเทค ใกล้ซานดีเอโก และกล้องโทรทรรศน์เจมิไนเหนือในฮาวาย เพื่อแสดงว่าดาวฤกษ์ของ KOI-5Ab เป็นหนึ่งในสมาชิกของระบบไตรดารา(triple-star system) ที่เรียกว่า KOI-5 อยู่ในกลุ่มดาวหงส์(Cygnus) แต่พวกเขาก็ยังไม่แน่ใจว่าระบบ KOI-5 นี้มีดาวเคราะห์อยู่จริง หรือว่าพวกเขากำลังได้เห็นสัญญาณผิดพลาดที่มาจากหนึ่งในดาวฤกษ์อื่นอีกสองดวง

     จากนั้นในปี 2018 TESS ก็ตามมา เช่นเดียวกับเคปเลอร์ TESS ก็มองหาความสว่างที่ลดลงเล็กน้อยซึ่งเกิดขึ้นเมื่อมีดาวเคราะห์ดวงหนึ่งโคจรข้ามหน้าหรือผ่านหน้า(transit) ดาวฤกษ์ TESS สำรวจพื้นที่สำรวจส่วนหนึ่งของเคปเลอร์ซึ่งมีระบบ KOI-5 อยู่ด้วย แน่นอนว่า TESS ก็จำแนกพบ KOI-5Ab  เป็นว่าที่ดาวเคราะห์ด้วยเช่นกัน(แต่ TESS เรียกมันว่า TOI-1241b) TESS ก็เช่นเดียวกับเคปเลอร์ที่พบดาวเคราะห์โคจรรอบดาวฤกษ์ของมันในราวทุก 5 วัน แต่ในจุดนั้น ก็ยังคงไม่แน่ชัดว่าดาวเคราะห์มีอยู่จริง

ระบบดาว KOI-5 ประกอบด้วยดาวฤกษ์สามดวง ระบุเป็น A, B และ C ในไดอะแกรมนี้ ดาวฤกษ์ A และ B โคจรรอบกันและกันทุกๆ 30 ปี ดาวฤกษ์ C โคจรรอบคู่ A B ทุกๆ 400 ปี ระบบมีดาวเคราะห์ที่พบแล้วหนึ่งดวงคือ KOI-5Ab ซึ่งถูกพบและแจกแจงคุณลักษณะโดยใช้ข้อมูลจากปฏิบัติการเคปเลอร์และ TESS ของนาซา เช่นเดียวกับกล้องภาคพื้นดิน KOI-5Ab มีมวลราวครึ่งหนึ่งของดาวเสาร์และโคจรรอบ A ในราว 5 วัน วงโคจรของมันเอียง 50 องศาเมื่อเทียบกับระนาบของดาวฤกษ์ A และ B นักดาราศาสตร์สงสัยว่าวงโคจรที่เอียงนี้เกิดขึ้นจาก B ซึ่งผลักดาวเคราะห์ในระหว่างที่มันยังพัฒนาตัว ป่วนวงโคจรของดาวเคราะห์และเป็นสาเหตุให้มันอพยพเข้ามาจนมีวงโคจรที่สั้นมาก

     ผมคิดในใจว่าผมจำมันได้ Ciardi กล่าวหลังจากที่ได้เห็นข้อมูล TESS จากนั้นเขาก็ย้อนกลับไปและวิเคราะห์ข้อมูลทั้งหมดใหม่อีกครั้ง ซึ่งรวมถึงที่มาจากการสำรวจ California Planet Search ที่นำโดย Andrew Howard ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์จากคาลเทค การสำรวจดังกล่าวใช้กล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินซึ่งรวมถึงกล้องเคก เพื่อสำรวจหาร่องรอยการส่าย(wobble) ของดาวฤกษ์ที่เกิดขึ้นเมื่อดาวเคราะห์ที่โคจรรอบๆ ส่งแรงโน้มถ่วงมากระตุก ถ้าไม่ใช่ว่า TESS ตรวจสอบดาวเคราะห์นี้อีกครั้ง ผมก็คงไม่ย้อนกลับไปและทำงานสืบสวนนี้ทั้งหมดจนเสร็จ Ciardi กล่าว

    Jessie Dotson นักวิทยาศาสตร์โครงการเคปเลอร์/K2 ที่ศูนย์วิจัยเอมส์ของนาซา กล่าวว่า งานวิจัยนี้เน้นให้เห็นความสำคัญของฝูงกล้องโทรทรรศน์อวกาศทั้งหมด และการสอดประสานกันกับระบบสำรวจภาคพื้นดิน การค้นพบเช่นนี้เป็นความพยายามที่ยากนาน โดยรวมแล้ว ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศและภาคพื้นดินได้ช่วยยืนยันว่า KOI-5Ab เป็นดาวเคราะห์ โดยมีมวลราวครึ่งหนึ่งของดาวเสาร์(หรือประมาณ 7 เท่ามวลโลก) โคจรรอบดาวฤกษ์ A ที่มีดาวข้างเคียงในระยะค่อนข้างใกล้(B) โดย ดาวฤกษ์ A และ B มีมวลใกล้เคียงกับดวงอาทิตย์ โคจรรอบกันและกันทุกๆ 30 ปี และมีดาวฤกษ์ดวงที่สาม(C) โคจรรอบคู่นี้ ทุกๆ 400 ปีอีกที

     ชุดข้อมูลที่เพิ่มเติมยังเผยให้เห็นระนาบการโคจรของดาวเคราะห์ซึ่งไม่ได้เรียงตัวตามระนาบการโคจรของดาวดวงที่สอง(B) อย่างที่ควรจะเป็น ถ้าดาวฤกษ์ทั้งสองและดาวเคราะห์ทั้งหมดก่อตัวขึ้นจากดิสก์วัสดุสารเดียวกัน ระบบไตรดาราซึ่งมีอยู่ราว 10% ของระบบดาวทั้งหมด คิดกันว่าก่อตัวขึ้นเมื่อดาวฤกษ์สามดวงก่อตัวขึ้นด้วยกันจากดิสก์ก๊าซและฝุ่นก้อนเดียวกัน

     นักดาราศาสตร์ไม่แน่ใจสาเหตุที่ KOI-5Ab เรียงตัวเอียงไปแต่สงสัยว่าแรงโน้มถ่วงของดาวฤกษ์ดวงที่สอง ผลักดาวเคราะห์ในระหว่างการพัฒนาตัว วุ่นวายกับวงโคจรของมันและเป็นสาเหตุให้มันอพยพเข้ามาในระยะใกล้  

ภาพจากศิลปินแสดง KOI-5Ab ตัดผ่านหน้า KOI-5A ทำให้แสงของดาวฤกษ์สลัวลงเล็กน้อยเป็นเวลาสั้นๆ ในขณะที่ดาวฤกษ์อีกสองดวงในระบบนี้ เห็นอยู่ไกลๆ ในพื้นหลัง

     นี่ไม่ใช่หลักฐานแรกของดาวเคราะห์ในระบบดาวคู่และระบบไตรดารา กรณีที่น่าสนใจกรณีหนึ่งเกี่ยวข้องกับระบบไตรดารา GW Orionis ซึ่งดิสก์ที่กำลังก่อตัวดาวเคราะห์ถูกฉีกออกเป็นวงแหวนที่เอียงอย่างเห็นได้ชัดซึ่งกำลังมีดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นอยู่ แม้ว่าจะมีการค้นพบดาวเคราะห์ในระบบพหุดารา(multiple-star system) หลายร้อยดวงแล้ว แต่ความถี่การก่อตัวดาวเคราะห์ในระบบเหล่านี้นั้นต่ำกว่าที่พบในระบบดาวเดี่ยว นี่อาจจะเนื่องจากความลำเอียงในการสำรวจ(ดาวเคราะห์รอบดาวฤกษ์เดี่ยวนั้นตรวจจับได้ง่ายกว่า) หรือเนื่องจากการก่อตัวดาวเคราะห์นั้นในความเป็นจริงเกิดขึ้นในระบบพหุดาราได้น้อยกว่า เมื่อนักล่าดาวเคราะห์นอกระบบมักจะหลีกเลี่ยงความซับซ้อนในระบบพหุดารา

     เครื่องมือในอนาคตอย่างเช่น PARVI(Palomar Radial Velocity Instrument) บนกล้องโทรทรรศน์เฮลขนาด 200 นิ้ว ที่พาโลมาร์ และ Keck Planet Finder ที่เคก จะเปิดหนทางใหม่ๆ ในการตอบคำถามเหล่านี้ได้ดีขึ้น ดาวฤกษ์ข้างเคียงอาจจะยับยั้งกระบวนการก่อตัวดาวเคราะห์ Ciardi กล่าว เรายังมีคำถามมากมายเกี่ยวกับว่าดาวเคราะห์สามารถก่อตัวในระบบพหุดาราได้อย่างไรและเมื่อใด และคุณสมบัติของพวกมันเมื่อเทียบกับดาวเคราะห์ในระบบดาวเดี่ยวเป็นอย่างไร ด้วยการศึกษาระบบ KOI-5 ในรายละเอียดที่มากขึ้น บางทีเราจะได้แง่มุมว่าเอกภพสร้างดาวเคราะห์ได้อย่างไร

แหล่งข่าว phys.org : a planet called KOI-5Ab orbits in a triple-star system with a skewed configuration
                sciencealert.com : astronomers have discovered an alien planet with three suns
                iflscience.com : strange rediscovered planet goes Tatooine one better with three suns 

หลุมดำระดับพันล้านเท่าในช่วงรุ่งอรุณของเอกภพ

 

ภาพจากศิลปินแสดง J0313-1806 ซึ่งเป็นเควซาร์ที่อยู่ห่างไกลมากที่สุดเท่าที่เคยพบมา โดยพบมันเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 670 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบงเท่านั้น

 

    ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้พบเควซาร์ที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา เป็นปีศาจที่อยู่ห่างจากโลก 13.03 พันล้านปีแสง ซึ่งได้รับพลังจากหลุมดำมวลมหาศาลแห่งหนึ่งที่มีมวล 1.6 พันล้านเท่ามวลดวงอิทตย์ และสว่างกว่ากาแลคซีทางช้างเผือกของเรามากกว่าหนึ่งพันเท่า

      เควซาร์(quasar) ซึ่งมีชื่อว่า J0313-1806 ถูกพบเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 670 ล้านปีเท่านั้น(หรือเรดชิพท์ 7.64) และกำลังบอกเล่าเรื่องราวมีค่าแก่นักดาราศาสตร์ว่ากาแลคซีมวลสูงและหลุมดำมวลมหาศาลในแกนกลางของพวกมัน ก่อตัวได้อย่างไรในเอกภพยุคต้น นักวิทยาศาสตร์นำเสนอการค้นพบในการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันครั้งที่ 237 แบบเสมือนจริง และเผยแพร่เป็นรายงานใน Astrophysical Journal Letters

     เควซาร์(quasar ย่อมาจาก quasi-stellar radio sources) เกิดขึ้นเมื่อแรงโน้มถ่วงรุนแรงของหลุมดำมวลมหาศาล
(supermassive black hole) ในแกนกลางของกาแลคซีแห่งหนึ่งๆ ดึงวัสดุสารจากรอบข้างมาก่อตัวเป็นดิสก์มวลสารที่ร้อนยิ่งยวดและหมุนไปรอบๆ หลุมดำ กิจกรรมนี้ปลดปล่อยพลังงานจำนวนมหาศาลทำให้เควซาร์สว่างเจิดจ้าอย่างมากซึ่งมักจะกลบกาแลคซีส่วนที่เหลือไปเลย แต่มันก็อยู่ห่างไกลมากๆ จนต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่สุดที่มีจึงจะสามารถตรวจจับมันเป็นจุดอินฟราเรดจุดหนึ่งในช่วงรุ่งอรุณของเอกภพ

เควซาร์ปรากฏมีขนาดใหญ่กว่าจุดๆ เดียวในข้อมูลของนักวิจัย

      J0313-1806 เบียดเอาชนะผู้ครอบครองสถิติเควซาร์ที่ห่างไกลที่สุดซึ่งพบเมื่อสามปีที่แล้ว J1342+0928 ไป 20 ล้านปี การสำรวจด้วย ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ในชิลีได้ยืนยันการตรวจสอบระยะทางด้วยความแม่นยำสูง หลุมดำของเควซาร์นี้มีมวลสูงเป็นสองเท่าของผู้ยึดครองสถิติก่อนหน้านี้ และความจริงนี้ก็ให้แง่มุมอันมีค่าเกี่ยวกับหลุมดำและผลกระทบของพวกมันต่อกาแลคซีต้นสังกัด

     Feige Wang นักวิจัยฮับเบิลที่หอสังเกตการณ์สจ๊วต มหาวิทยาลัยอริโซนา และผู้นำทีมวิจัย กล่าวว่า นี่เป็นตัวอย่างแรกที่สุดว่าหลุมดำมวลมหาศาลกำลังสร้างผลกระทบต่อกาแลคซีต้นสังกัดของมันอย่างไรบ้าง จากการสำรวจกาแลคซีที่ห่างไกลน้อยกว่านี้ เราทราบว่าสิ่งนี้จะต้องเกิดขึ้น แต่เราไม่เคยได้เห็นมันเกิดขึ้นตั้งแต่ช่วงเริ่มแรกในเอกภพ มวลมหาศาลของหลุมดำใน J0313-1806 ตั้งแต่ในช่วงแรกๆ ของความเป็นมาของเอกภพได้กำจัดแบบจำลองทางทฤษฎี 2 งานว่าวัตถุเหล่านี้ก่อตัวอย่างไร ทิ้งไปได้

     แบบจำลองที่ตัดทิ้งไปงานแรกบอกว่า ดาวฤกษ์มวลสูงมากในระดับหลายร้อยเท่ามวลดวงอาทิตย์(ดาวฤกษ์รุ่นแรกสุดที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมล้วนๆ เรียกว่า ประชากรดาวกลุ่ม 3; Population III stars) แต่ละดวงมีชีวิตที่สั้นมาก ระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวาและยุบตัวเป็นหลุมดำซึ่งต่อมาก็เกาะกลุ่มกันเป็นหลุมดำที่มีขนาดใหญ่ขึ้น แบบที่สองบอกว่า กระจุกดาวที่หนาแน่นสูงยุบตัวกลายเป็นหลุมดำมวลสูง อย่างไรก็ตาม ในกรณีทั้งสองนี้กระบวนการจะใช้เวลานานเกินกว่าที่จะสร้างหลุมดำที่มีขนาดใหญ่อย่างที่พบใน J0313-1806 ในช่วงเวลาที่เราพบมันได้

ภาพจากศิลปินแสดงการยุบตัวของเมฆก๊าซลงโดยตรง ซึ่งเป็นวิธีหนึ่งที่อาจจะก่อตัวหลุมดำมวลมหาศาลขึ้นมาได้

      นี่กำลังบอกเราว่าไม่ว่าเราจะทำยังไง เมล็ดพันธุ์ของหลุมดำนี้ก็จะต้องก่อตัวขึ้นจากกลไกที่แตกต่างออกไป Xiaohui Fan จากมหาวิทยาลัยอริโซนา เช่นกัน กล่าว ในกรณีนี้ มันเป็นกลไกที่เกี่ยวข้องกับก๊าซไฮโดรเจนเย็นดั่งเดิมปริมาณมหาศาลได้ยุบตัวลงโดยตรงกลายเป็นเมล็ดพันธุ์หลุมดำ Mitch Begelman จากมหาวิทยาลัยโคโลราโด ซึ่งไม่ได้เกี่ยวข้องกับการศึกษานี้ กล่าวว่า ผมคิดว่า(หลุมดำ) มวลสูงที่เรดชิพท์มากกว่า 7 เหล่านี้ได้สร้างความกดดันให้กับแบบจำลองที่บอกว่าประชากรดาวฤกษ์กลุ่มสามเป็นเมล็ดพันธุ์ แม้ว่าจะยุบตัวกลายเป็นหลุมดำเมล็ดพันธุ์ที่มีมวลระดับหมื่นเท่าดวงอาทิตย์ตั้งแต่ช่วงหนึ่งร้อยล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง แต่ก็จะต้องเติบโตขึ้นด้วยอัตราที่สูงที่สุดเพื่อที่จะถึง 1.6 พันล้านเท่า

     การสำรวจ J0313-1806 ของ ALMA ได้ให้รายละเอียดเกี่ยวกับกาแลคซีต้นสังกัดของเควซาร์ ซึ่งกำลังก่อตัวดาวใหม่ๆ ด้วยอัตราประมาณ 200 เท่าของอัตราก่อตัวในทางช้างเผือก นี่เป็นอัตราการก่อตัวดาวที่ค่อนข้างสูงในกาแลคซีที่มีอายุใกล้เคียงกัน และมันก็บ่งชี้ว่ากาแลคซีต้นสังกัดของเควซาร์กำลังเจริญเติบโตอย่างรวดเร็วมากๆ Jinyi Yang ผู้เขียนคนที่สองในรายงานนี้ จากมหาวิทยาลัยอริโซนา เช่นกัน กล่าว

     ความสว่างของเควซาร์บ่งชี้ว่าหลุมดำกำลังกลืนกินมวลสารเทียบเท่ากับ 25 เท่าดวงอาทิตย์ต่อปี นักดาราศาสตร์บอกว่าพลังงานที่ปลดปล่อยออกจากการป้อนมวลสารที่รวดเร็วอาจจะส่งพลังให้กับกระแสก๊าซมีประจุ(หรือพลาสมา) ที่ไหลออกมาอย่างทรงพลังที่พบว่าเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 20% ความเร็วแสง การไหลออกที่ทรงพลังเช่นนั้นกำลังดึงก๊าซเย็นที่ใช้ในการก่อตัวดาวออกจากกาแลคซี และคิดกันว่าสุดท้ายแล้วจะหยุดการก่อตัวดาวในกาแลคซีลง

ภาพของเควซาร์ที่ห่างไกลที่สุดที่นำเสนอในการประชุมดาราศาสตร์อเมริกันเสมือนจริง แถวบนแสดงภาพเควซาร์ในช่วงความยาวคลื่นที่มากขึ้นเรื่อยๆ สเปคตรัมด้านล่างแสดงว่าแสงของเควซาร์ที่เปล่งในแต่ละช่วงความยาวคลื่นเปรียบเทียบกับสเปคตรัมแม่แบบเควซาร์(เส้นฟ้า) เป็นอย่างไร แสงที่ความยาวคลื่นมากที่สุดแทบจะถูกดูดกลืนโดยก๊าซไฮโดรเจนที่อยู่กั้นกลางไปเกือบทั้งหมด การดูดกลืนทั้งปวงนี้เป็นสัญญาณที่ช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้พบเควซาร์ที่ห่างไกลเช่นนี้

     เราคิดว่าหลุมดำมวลมหาศาลเหล่านั้นเป็นเหตุผลว่าเพราะเหตุใดกาแลคซีขนาดใหญ่หลายแห่งจึงหยุดก่อตัวดาวลง Fan กล่าว เราสำรวจพบ “การปิด(quenching)” นี้ในช่วงเวลาหลังจากนั้น แต่จนกระทั่งบัดนี้ เราก็ไม่เคยทราบว่ากระบวนการเกิดขึ้นเร็วแค่ไหนในเอกภพยุคต้น เควซาร์นี้จึงเป็นหลักฐานที่เร็วที่สุดว่าการปิดการก่อตัวดาวอาจจะเกิดขึ้นได้ตั้งแต่ในช่วงต้นมากๆ กระบวนการนี้ยังทิ้งหลุมดำให้อดอยากและหยุดการเจริญของมัน และแสงจ้าของมันก็จะมืดลงอย่างน้อยก็จากมุมการมองของเรา Fan ระบุ

     นอกเหนือจาก ALMA แล้ว นักดาราศาสตร์ยังใช้กล้องโทรทรรศน์มาเจลลันบาดขนาด 6.5 เมตร, กล้องเจมิไนเหนือ และหอสังเกตการณ์เคก ในฮาวาย และกล้องเจมิไนใต้ในชิลี นักดาราศาสตร์วางแผนที่จะศึกษา J0313-1806 ต่อไป รวมทั้งเควซาร์อื่นด้วยกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดินและในอวกาศ

     การสำรวจในอนาคตด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์น่าจะเปิดงานวิจัยเควซาร์ในรายละเอียดให้ขยายกว้างขึ้น ด้วยกล้องภาคพื้นดิน เราสามารถเห็นได้แค่เพียงแหล่งแสงเท่านั้น Wang กล่าว การสำรวจในอนาคตน่าจะแสดงให้เห็นโครงสร้างไอพ่นที่ไหลออกและบอกได้ว่าลมเควซาร์แผ่ออกไปไกลจากกาแลคซีแค่ไหน และช่วยให้เราเข้าใจสถานะในวิวัฒนาการของมันได้ดีขึ้น ทีมกำลังพัฒนาปัญญาประดิษฐ์เพื่อวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่และทำให้กระบวนการค้นหาเควซาร์ที่ไกลโพ้นมีประสิทธิภาพมากขึ้น เมื่อยูคลิด(Euclid) และกล้องเวบบ์จะช่วยให้เราได้พบเควซาร์อาจจะถึงร้อยแห่งที่ระยะดังกล่าวหรือไกลกว่านั้น ด้วยตัวอย่างทางสถิติกลุ่มใหญ่จะช่วยให้สร้างไทม์ไลน์ที่แม่นยำของยุครีไอออนไนซ์(reionization epoch) เช่นเดียวกับเปิดช่องมากขึ้นว่าหลุมดำยักษ์เหล่านี้ก่อตัวได้อย่างไร

เควซาร์ที่ห่างไกลที่สุดสามแห่งล่าสุดที่พบในช่วงสามปีหลัง(ระบุเป็นห้าเหลี่ยมสีแดง) ต้องขอบคุณการสำรวจท้องฟ้าพื้นที่กว้างล่าสุด ความพยายามที่กำลังดำเนินไปเพื่อหาเควซาร์ที่ระยะทางที่ไกลออกไปกว่าเดิมกำลังใกล้เคียงกับยุคที่มีเควซาร์แห่งแรกๆ เกิดขึ้นประมาณ 500 ล้านปีหลังบิ๊กแบง

แหล่งข่าว sciencedaily.com : quasar discovery sets new distance record
                sciencealert.com : astronomers detect the most distant quasar to date, over 13 billion light-years away
                skyandtelescope.com : what the most distant quasar tells us about black hole birth
                space.com : the most distant quasar ever found is hiding a seriously supermassive black hole
                 phys.org : researchers discover the earliest supermassive black hole and quasar in the universe