red spiral galaxies

 

การค้นพบประชากรกาแลคซีกังหันสีแดงในเอกภพยุคต้น

     กาแลคซีกังหันเป็นรายละเอียดที่น่าประทับใจที่สุดอย่างหนึ่งในเอกภพ และเมื่อพบกาแลคซีกังหันในเอกภพอันไกลโพ้นก็จะมีข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับกำเนิดและวิวัฒนาการของพวกมัน อย่างไรก็ตาม เราก็มีความเข้าใจที่จำกัดเกี่ยวกับกาแลคซีเหล่านี้เนื่องจากพวกมันอยู่ไกลเกินกว่าจะศึกษาในรายละเอียดได้

      ในขณะที่เคยพบกาแลคซีเหล่านี้ในการสำรวจก่อนหน้านี้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและสปิตเซอร์ แต่จากความละเอียดและ/หรือความไวที่มีจำกัด ไม่ช่วยให้เราศึกษารูปร่างและคุณสมบัติของพวกมันในรายละเอียดได้ Yoshinobu Fudamoto นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยวาเซดะ ในญี่ปุ่น ซึ่งวิจัยวิวัฒนาการของกาแลคซี อธิบาย ขณะนี้ ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ ได้ช่วยให้งานวิจัยก้าวไปอีกขั้น ในภาพแรกๆ สุดจากเวบบ์ซึ่งเป็นกระจุกกาแลคซี SMACS J0723-7327 เวบบ์สามารถจับภาพในช่วงอินฟราเรดแสดงประชากรกาแลคซีกังหันสีแดง ในความละเอียดที่ไม่น่าเชื่อและเผยให้เห็นสัณฐานของพวกมันในรายละเอียด

      ในบทความล่าสุดที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters ทีมนักวิจัยซึ่งประกอบด้วย Fudamoto, ศาสตราจารย์ Akio K. Inoue และ ดร Yuma Sugahara จากมหาวิทยาลัยวาเซดะ ญี่ปุ่น ได้เผยให้เห็นแง่มุมอย่างน่าประหลาดใจเกี่ยวกับกังหันสีแดงเหล่านั้น

     ในบรรดากังหันสีแดงหลายแห่งที่ได้พบ นักวิจัยมุ่งเป้าไปที่กังหันสีแดงจัดที่สุด 2 แห่งคือ RS13 และ RS14 ด้วยการวิเคราะห์แบบใช้ spectral energy distribution(SED) นักวิจัยตรวจสอบการกระจายพลังงานตลอดช่วงความยาวคลื่นที่กว้างที่มาจากกาแลคซีทั้งสอง SED เผยว่ากังหันสีแดงอยู่ในเอกภพยุคต้นจากยุคที่เรียกว่า cosmic noon(ราว 8 ถึง 10 พันล้านปีก่อน) หลังจากบิ๊กแบง และ “อรุณรุ่งแห่งเอกภพ” ที่น่าสนใจคือ ทั้งสองแห่งยังเป็นกาแลคซีกังหันที่พบไกลที่สุดเท่าที่เคยเจอด้วย

      เชื่อว่ากาแลคซีกังหันอย่างทางช้างเผือกเป็นกาแลคซีชนิดที่พบได้ทั่วไปแบบหนึ่งในเอกภพ กาแลคซีกังหันมักจะเต็มไปด้วยการก่อตัวดาวใหมม่ๆ อย่างกระตือรือร้น ทำให้พวกมันมีสีออกฟ้า เนื่องจากดาวฤกษ์ร้อนอายุน้อยจะสาดแสงสว่างในแสงอุลตราไวโอเลต แต่กาแลคซีกังหันสีแดงกลับหาได้ยาก มีอยู่เพียง 2% ของกาแลคซีทั้งหมดในเอกภพท้องถิ่น การค้นพบกังหันสีแดงในเอกภพยุคต้นด้วยกล้องเวบบ์ ซึ่งครอบคลุมพื้นที่เพียงส่วนน้อยนิดในอวกาศ ได้บอกว่ากังหันลักษณะนี้น่าจะพบได้ในจำนวนที่สูงในเอกภพยุคต้น

     นักวิจัยยังพบว่า RS14 นั้นเป็นกาแลคซีกังหันที่ไร้กิจกรรม(passive; ไม่ก่อตัวดาวแล้ว) ผิดจากความคาดหวังว่ากาแลคซีในเอกภพยุคต้นน่าจะก่อตัวดาวอย่างคึกคัก การตรวจพบกังหันไร้กิจกรรมในภาพจากเวบบ์ซึ่งมีพื้นที่จำกัดจึงสร้างความประหลาดใจอย่างยิ่ง เมื่อมันได้บอกว่ากาแลคซีที่ไม่ก่อตัวดาวก็น่าจะมีอยู่มากเช่นกันในเอกภพยุคต้น แสงจาก RS14 มาจากเมื่อ 11 พันล้านปีก่อน และเนื่องจากการขยายตัวของเอกภพ ขณะนี้ กาแลคซีอยู่ห่างจากเราราว 19 พันล้านปีแสงแล้วในปัจจุบัน

จากภาพ IRAC(บน) ก่อนหน้านั้น มาเป็นภาพจากกล้องเวบบ์ซึ่งมีความละเอียดและความไวในช่วงอินฟราเรดที่สูงมาก เผยให้เห็นรายละเอียดสัญฐานของกาแลคซีกังหันสีแดง(แถวล่าง) RS13 และ RS14

      โดยรวมแล้ว การค้นพบในการศึกษานี้ได้ขยับขยายความรู้เกี่ยวกับกาแลคซีกังหันสีแดง และเอกภพโดยรวม การศึกษาของเราแสดงเป็นครั้งแรกว่ากาแลคซีกังหันที่ไร้กิจกรรมน่าจะพบได้มากมายในเอกภพยุคต้น ในขณะที่รายงานนี้เป็นการศึกษานำร่องเกี่ยวกับกาแลคซีกังหันในเอกภพยุคต้น แต่การยืนยันและขยายความจากการศึกษานี้น่าจะส่งอิทธิพลต่อความเข้าใจการก่อตัวและวิวัฒนาการของสัณฐานวิทยากาแลคซีได้ Fudamoto กล่าวสรุป

แหล่งข่าว phys.org : discovering a rare red spiral galaxy population from the early universe with the James Webb Space Telescope
                space.com : James Webb Space Telescope spots rare red spiral galaxies in the early universe
                iflscience.com : JWST finds the most distant red spiral galaxies to date