กล้องเวบบ์พบกาแลคซีโบราณที่คล้ายทางช้างเผือก

 

ภาพกาแลคซี EGS 23205 ทั้งสองภาพซึ่งพบเห็นเมื่อ 11 พันล้านปีก่อน ในภาพจากฮับเบิล(ซ้าย, ถ่ายผ่านฟิลเตอร์อินฟราเรดใกล้) ภาพจากเวบบ์(ขวา ซึ่งถ่ายในช่วงอินฟราเรดกลาง)

     เป็นครั้งแรกที่ภาพใหม่จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ของนาซา ได้เผยให้เห็นกาแลคซีที่มีคานกลาง ซึ่งเป็นรายละเอียดกลุ่มของดาวรูปเรียวยาวพาดจากใจกลางกาแลคซีออกสู่ดิสก์รอบนอกของมัน ในช่วงเวลาที่เอกภพมีอายุเพียงหนึ่งในสี่ของอายุปัจจุบันเท่านั้น

     ทางช้างเผือกของเราเป็นกาแลคซีกังหันมีคานกลาง(barred spiral galaxy) แขนกังหันของมันไม่ได้หมุนวนไปรอบๆ แกนกลางทรงกลมที่เป็นดาวอยู่กันอย่างหนาแน่น แต่กลับเป็นโครงสร้างเรียวยาวที่เรียกว่า คานกลาง

     การค้นพบกาแลคซีซึ่งคล้ายกับทางช้างเผือกในช่วงต้นของเอกภพอย่างนี้ ทำให้นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ต้องหวนกลับมาคิดเกี่ยวกับทฤษฎีวิวัฒนาการกาแลคซีเสียใหม่ ก่อนที่จะมีกล้องเวบบ์ ภาพจากกล้องฮับเบิลไม่เคยตรวจพบคานกลางในช่วงที่เอกภพอายุน้อยอย่างนี้ ในภาพฮับเบิลภาพหนึ่ง กาแลคซีแห่งหนึ่ง EGS-23205 ดูไม่คล้ายจากก้อนที่ดูคล้ายดิสก์ แต่ในภาพจากเวบบ์ซึ่งถ่ายเมื่อฤดูร้อนที่ผ่านมา มันปรากฏเป็นกาแลคซีกังหันสวยงามที่มีคานกลางอย่างชัดเจน

แบบจำลองเสมือนจริงแสดง คานกลางดาวก่อตัวอย่างไร(ซ้าย) และการไหลเข้ามาของก๊าซซึ่งผลักดันโดยคานกลาง(ขวา) คานกลางมีบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการกาแลคซีโดยการหมุนฟั่นก๊าซใหม่ๆ เข้าสู่พื้นที่ใจกลางกาลแคซี ซึ่งก๊าซจะถูกเปลี่ยนเป็นดาวฤกษ์ใหม่อย่างรวดเร็ว ด้วยอัตราตั้งแต่ 10 ถึง 100 เท่าของพื้นที่ส่วนที่เหลือของกาแลคซี คานกลางยังช่วยเลี้ยงหลุมดำในใจกลางกาแลคซีในทางอ้อม โดยดึงก๊าซบางส่วนไปทางหลุมดำ 

     Shardha Jogee ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยเทกซัส ออสติน กล่าวว่า ฉันหันไปมองข้อมูลแวบหนึ่ง และก็พูดว่า พวกเราคงต้องทิ้งทุกอย่างซะแล้ว คานกลางซึ่งเห็นได้ยากในภาพฮับเบิล กลับโผล่ขึ้นมาในภาพเวบบ์อย่างง่ายดาย แสดงถึงพลังที่เกินต้านทานของกล้องเวบบ์ในการมองเห็นโครงสร้างที่ซ่อนอยู่ในกาแลคซี เธอกล่าวในระหว่างอธิบายข้อมูลจากการสำรวจ CEERS(Cosmic Evolution Early Release Science Survey) ที่นำทีมโดย Steven Finkelstein ศาสตราจารย์ที่เทกซัส ออสติน

     ทีมยังจำแนกกาแลคซีมีคานอีกสองแห่งคือ EGS-24268 ซึ่งก็ปรากฏเมื่อราว 11 พันล้านปีก่อน ซึ่งทำให้กาแลคซีมีคานทั้งสองแห่งมีอยู่ย้อนเวลากลับไปได้ไกลกว่าที่สำรวจพบและเป็นสถิติมา ในบทความที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters พวกเขาเน้นกาแลคซีทั้งสอง และยังแสดงตัวอย่างกาแลคซีมีคานกลางอื่นๆ อีก 4 แห่งจากเมื่อกว่า 8 พันล้านปีก่อน

     Yuchen “Kay” Guo นักศึกษาปริญญาโทซึ่งนำทีมวิเคราะห์ กล่าวว่า สำหรับการศึกษานี้ เราได้มองหาหนทางใหม่ๆ ที่ไม่มีใครเคยใช้ข้อมูลในแบบนี้ หรือทำการวิเคราะห์ในเชิงปริมาณแบบนี้มาก่อน ดังนั้นทุกๆ อย่างจึงเป็นเรื่องใหม่ ก็เหมือนกับการเดินป่าที่ไม่มีใครเคยเข้าไปมาก่อน Eden Wise และ Zilei Chen นักศึกษาปริญญาตรีสองคนก็มีบทบาทสำคัญในงานวิจัยโดยการแยกแยะกาแลคซีหลายร้อยแห่งด้วยสายตา เพื่อหากาแลคซีที่ดูเหมือนจะมีคานกลาง ช่วยสร้างบัญชีรายชื่อให้นักวิจัยคนอื่นๆ ได้วิเคราะห์ทางคณิตศาสตร์

ภาพจากกล้องเวบบ์ยังแสดงตัวอย่างกาแลคซีมีคานกลางอีก 6 แห่ง สองในนั้นมองย้อนเวลากลับไปมากที่สุดเท่าที่เคยจำแนกได้ ตัวเลขด้านซ้ายบนของแต่ละภาพแสดงเวลาที่ย้อนไปของกาแลคซีแต่ละแห่ง ตั้งแต่ 8.4 จนถึง 11 พันล้านปีก่อน(Gyr) เมื่อเอกภพมีอายุราว 40% ถึง 20% ของอายุปัจจุบัน

      คานกลางในกาแลคซีแสดงบทบาทสำคัญในวิวัฒนาการกาแลคซี โดยการหมุนฟั่นก๊าซเข้าสุ่พื้นที่ใจกลาง เพิ่มการก่อตัวดาวให้สูงขึ้น คานกลางช่วยแก้ปัญหาวัตถุดิบขาดแคลนในกาแลคซี Jogee กล่าว ก็เหมือนกับที่เราต้องการวัตถุดิบใหม่ๆ จากท่าเรือเข้าสู่โรงงานบนแผ่นดินเพื่อสร้างผลิตผลใหม่ คานกลางเองก็นำส่งก๊าซเข้าสู่พื้นที่ใจกลางอย่างมีประสิทธิภาพ ที่นั่นก๊าซจะถูกเปลี่ยนเป็นดาวฤกษ์ใหม่ๆ อย่างรวดเร็วในอัตรา 10 ถึง 100 เท่าของส่วนที่เหลือในกาแลคซี คานกลางยังช่วยในการเลี้ยงดูหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) ในใจกลางกาแลคซี โดยการหมุนฟั่นก๊าซบางส่วนไปที่หลุมดำ

     การค้นพบคานกลางในช่วงยุคต้นๆ จึงสั่นสะเทือนลำดับเหตุการณ์วิวัฒนาการกาแลคซีในหลายทาง การค้นพบคานกลางจากยุคต้นของเอกภพหมายความว่า ตอนนี้แบบจำลองวิวัฒนาการกาแลคซีมีเส้นทางใหม่ผ่านคานกลางเพื่อเร่งการสร้างดาวใหม่ๆ ในยุคต้นของเอกภพ Jogee กล่าว และการมีอยู่ของคานกลางในยุคต้นๆ เหล่านั้นก็ท้าทายแบบจำลองทฤษฎีเมื่อต้องระบุรูปร่างของกาแลคซีให้ถูกต้อง เพื่อที่จะทำนายปริมาณของคานกลางให้ถูกต้องด้วย

     กล้องเวบบ์สามารถเผยให้เห็นโครงสร้างในกาแลคซีที่ห่างไกลได้ดีกว่ากล้องฮับเบิล ด้วยเหตุผล 2 ประการ อย่างแรกคือ กระจกของเวบบ์ที่ใหญ่กว่าจึงมีความสามารถในการรวมแสงได้มากกว่า ช่วยให้เห็นได้ไกลขึ้นและมีความละเอียดสูงขึ้น อย่างที่สองคือ มันมองผ่านฝุ่นได้ดีกว่า เมื่อสำรวจในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดที่มากกว่าที่ฮับเบิลทำ

แหล่งข่าว scitechdaily.com : James Webb Space Telescope looks back into the early universe, sees galaxies like our Milky Way
                iflscience.com : JWST spots ancient galaxies that look just like the Milky Way