กลุ่มกาแลคซีวงโค้งยักษ์

 

การสำรวจกาแลคซีหลายพันแห่งที่ทำโดย Sloan Digital Sky Survey(ในภาพ) ช่วยเผยให้เห็นกาแลคซีเกาะกลุ่มกันเป็นวงโค้งขนาดมหึมาด้วยความยาวมากกว่า 3 พันล้านปีแสง

     เอกภพนั้นเป็นสถานที่ที่ใหญ่โต และก็มีของใหญ่ๆ อยู่จำนวนมาก ไม่เพียงแต่กาแลคซี แต่ยังมีกลุ่มของกาแลคซี และเส้นใยเอกภพ(cosmic web) ที่เชื่อมกลุ่มของกาแลคซีเข้าไว้ด้วยกัน

     นักวิทยาศาสตร์เพิ่งได้ค้นพบสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นหนึ่งในกลุ่มก้อนเหล่านั้น และมันก็อาจจะส่งผลอย่างน่าห่วงต่อความเข้าใจเกี่ยวกับวิวัฒนาการเอกภพได้ มันเป็นโครงสร้างวงโค้งของกาแลคซีที่แทบจะสมมาตร ที่ระยะทาง 9.2 พันล้านปีแสง และมีความกว้าง 3.3 พันล้านปีแสง เป็นหนึ่งในโครงสร้างที่มีขนาดใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งเท่าที่เคยจำแนกมา นักดาราศาสตร์ได้เรียกมันว่า วงโค้งยักษ์(the Giant Arc) และถ้ายืนยัน มันก็จะไปรวมอยู่กับโครงสร้างยักษ์อื่นๆ ที่เพิ่มจำนวนขึ้น จำนวนของวัตถุเหล่านี้ได้สร้างความลำบากให้กับแบบจำลองเอกภพวิทยา

     จำนวนที่เพิ่มขึ้นของโครงสร้างขนาดใหญ่เกินขีดจำกัดขนาดที่ควรจะเป็นในทางทฤษฎี ทำให้ยากมากขึ้นที่จะเพิกเฉย Alexia Lopez จากมหาวิทยาลัยเซนทรัลแลงคาเชียร์ สหราชอาณาจักร กล่าว จากที่นักเอกภพวิทยาบอกไว้ ขีดจำกัดทางทฤษฎีปัจจุบันคำนวณได้ที่ 1.2 พันล้านปีแสง ซึ่งทำให้วงโค้งยักษ์นี้ใหญ่กว่าเกือบสามเท่าตัว แล้วแบบจำลองเอกภพวิทยามาตรฐานจะบอกว่าโครงสร้างมหึมาในเอกภพเหล่านี้เป็นเรื่องบังเอิญเท่านั้น หรือน่าจะมีเพิ่มเติมอีก

      แบบจำลองเอกภพวิทยามาตรฐานก่อตั้งขึ้นจากสิ่งที่เรียกว่า กฎเอกภพวิทยา(cosmological principle) สิ่งนี้ได้บอกว่า ในโครงสร้างขนาดใหญ่(มากพอ) เอกภพจะดูราบเรียบ เป็นเนื้อเดียวกัน(homogeneous) ในทุกทิศทาง เอกภพแต่ละส่วนน่าจะดูเหมือนๆ กับส่วนอื่นๆ ในเอกภพไปเสียหมด โดยไม่มีความไม่สอดคล้องหรือความขรุขระใหญ่ใดๆ แต่โครงสร้างขนาดใหญ่กว่า 1.2 พันล้านปีแสง น่าจะคือความขรุขระนั้น ความขรุขระเพียงหนึ่งหรือสองแหล่งก็อาจจะมองเป็นเรื่องบังเอิญได้ แต่กลับยิ่งโผล่มาจากข้อมูลมากขึ้นเรื่อยๆ

นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบสิ่งที่พวกเขาเรียกว่าเป็นวงโค้งยักษ์(เส้นโค้งคล้ายรอยยิ้มในใจกลางภาพ) โดยใช้แสงจากเควซาร์ที่ห่างไกล(จุดสีฟ้า) เพื่อทำแผนที่ว่าส่วนใดของท้องฟ้าที่แสงถูกดูดกลืนโดยอะตอมมักนีเซียมในฮาโล(จุดสีมืด) ที่ล้อมรอบกาแลคซีที่พื้นหน้า

      เช่น กำแพงใหญ่สโลน(Sloan Great Wall) ซึ่งมีความกว้างราว 1.5 พันล้านปีแสง การค้นพบโครงสร้างที่คล้ายๆ กันที่เรียกว่า กำแพงขั้วใต้(South Pole Wall) ซึ่งมีความกว้างราว 1.37 พันล้านปีแสง ก็เพิ่งประกาศการค้นพบเมื่อปีที่แล้ว กลุ่มกาแลคซี โคลว์-กัมปูซาโน แอลคิวจี(Clowes-Campusano LQG group) มีความกว้าง 2 พันล้านปีแสง และ กลุ่มเควซาร์ใหญ่มหึมา(Huge Large Quasar Group) ก็มีความกว้าง 4 พันล้านปีแสง และกำแพงใหญ่เฮอร์คิวลิส-มงกุฏเหนือ(Hercules-Corona Borealis Great Wall) ซึ่งมีขนาดใหญ่ที่สุด โดยอาจจะกว้างได้ถึง 1 หมื่นล้านปีแสงเลยทีเดียว

     วงโค้งยักษ์ถูกพบในข้อมูลจาก Sloan Digital Sky Survey Lopez และเพื่อนร่วมงานของเธอได้ศึกษาแสงจากกาแลคซีที่เป็นเควซาร์ประมาณ 4 หมื่นแห่ง ซึ่งเป็นกาแลคซีที่สว่างที่สุดในเอกภพ เรืองรองขึ้นจากหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) ที่มีกิจกรรมเปี่ยมล้นที่ใจกลางกาแลคซี เมื่อแสงจากเควซาร์เหล่านี้ผ่านทะลุก๊าซในห้วงอวกาศ ก๊าซจะดูดกลืนแสงในบางความยาวคลื่นไว้ สามารถใช้เส้นดูดกลืนคลื่นสเปคตรัมที่เกิดขึ้นจากกระบวนการนี้เพื่อทำแผนที่การกระจายของสสารในเอกภพได้ ด้วยการใช้วิธีการนี้ นักวิจัยก็พบสัญญาณของมักนีเซียมที่สูญเสียอิเลคตรอน 1 ตัว(Mg+) ในกลุ่มของกาแลคซีหลายสิบแห่งที่ดูเหมือนจะเกาะกลุ่มอยู่ด้วยกันเป็นเส้นโค้ง แผ่ประมาณหนึ่งในสิบห้าส่วนรัศมีของเอกภพที่สังเกตการณ์ได้(0bservable universe) โครงสร้างนี้โดยตัวมันเองแล้วสายตามนุษย์มองไม่เห็นบนท้องฟ้า แต่ถ้าคุณเห็นมันได้ วงโค้งน่าจะแผ่ไปประมาณ 20 เท่าความกว้างจันทร์เต็มดวง

      การวิเคราะห์เบื้องลึกดูแทบจะยืนยันผล ผลสรุปของทีมมีระดับความเชื่อมั่น 99.9997% หรือ 4.5 ซิกมา แม้ไม่มากถึงระดับมาตรฐาน 5 ซิกมา ก็ยังมีความเป็นไปได้ที่จะเป็นการเรียงตัวโดยบังเอิญ แต่กระนั้น การค้นพบนี้ก็ยังค่อนข้างน่าสนใจ ถ้านักดาราศาสตร์ยังคงเดินหน้าจำแนกโครงสร้างขนาดใหญ่เช่นนี้ได้ในเอกภพ มันก็อาจจะหมายถึงว่าเราต้องกลับไปใคร่ครวญกฎทางเอกภพวิทยาเสียใหม่

     ท้องฟ้ายามค่ำคืนเมื่อมองในระดับที่ใหญ่มากพอ ก็ควรจะดูเหมือนกันไปหมด ไม่เกี่ยวกับตำแหน่งผู้สังเกตการณ์หรือทิศทางที่มองไป Lopez กล่าว วงโค้งยักษ์ที่เรากำลังได้เห็นแน่นอนว่าได้สร้างคำถามขึ้นมามากกว่าคำตอบเมื่อมันอาจจะทำให้ต้องขยาย “ความใหญ่พอ”(sufficiently large) ออกไป คำถามหลักก็คือ แล้วอะไรล่ะที่เราจะเรียกว่า ใหญ่พอ

     ทีมจะมองหาในข้อมูลอื่นๆ เพื่อตามล่าระดับความเชื่อมั่นที่ 5 ซิกมา และมองหาความเป็นไปได้ที่จะพบโครงสร้างขนาดใหญ่อื่นๆ อีก ซึ่งยิ่งดูความเป็นไปได้ที่นักเอกภพวิทยาจะต้องทำงานเพิ่มขึ้นอีกพอสมควรด้วย งานวิจัยนำเสนอในการประชุมสมาคมดาราศาสตร์อเมริกันครั้งที่ 238

แหล่งข่าว sciencealert.com : a ginormous arc of galaxies was just detected in the distant universe    
                sciencenew.org : an arc of galaxies 3 billion light-years long may challenge cosmology