หลักฐานดาวนิวตรอนในซากซุปเปอร์โนวา 1987A

 

ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อกวาศเจมส์เวบบ์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล

     กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ได้พบหลักฐานที่ดีที่สุดเป็นการเปล่งคลื่นจากดาวนิวตรอนดวงหนึ่ง ที่พื้นที่ที่เพิ่งเกิดการระเบิดซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์ล่าสุดที่มนุษย์มองเห็นได้ด้วยตาเปล่า

     ซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์นี้ซึ่งเรียก SN 1987A เป็นซุปเปอร์โนวาแบบแกนกลางยุบตัว(core-collapse supernova) ซึ่งหมายความว่า ซากกะทัดรัดที่เหลืออยู่ในใจกลางอาจเป็นดาวนิวตรอน หรือหลุมดำก็ได้ มีการค้นหาหลักฐานของวัตถุกะทัดรัดนั้นมานานแล้ว และในขณะที่เคยมีการพบหลักฐานโดยอ้อมแสดงการมีอยู่ของดาวนิวตรอนดวงหนึ่ง แต่นี่เป็นครั้งแรกที่ได้ตรวจจับผลจากการเปล่งคลื่นพลังงานสูงจากดาวนิวตรอนที่อายุน้อยดวงนี้

     ซุปเปอร์โนวา ซึ่งเป็นการระเบิดจบชีวิตของดาวฤกษ์มวลสูงบางส่วน สาดมวลสารออกมาในเวลาไม่กี่ชั่วโมง และความสว่างของการระเบิดจะขึ้นถึงระดับสูงสุดภายในเวลาไม่กี่เดือน ซากของดาวที่ระเบิดจะยังคงวิวัฒน์อย่างรวดเร็วในอีกหลายทศวรรษต่อมา ให้โอกาสอันหาได้ยากแก่นักดาราศาสตร์ในการศึกษากระบวนการทางดาราศาสตร์สำคัญๆ ตามเวลาจริง

     SN 1987A เกิดขึ้นไกลจากโลกออกไป 160,000 ปีแสงในเมฆมาเจลลันใหญ่(Large Magellanic Cloud) ถูกพบเป็นครั้งแรกบนโลกในวันที่ 23 กุมภาพันธ์ 1987 ซึ่งเกิดจากดาวฤกษ์ดวงหนึ่งที่มีมวลราว 8 ถึง 10 เท่ามวลดวงอาทิตย์ระเบิด และความสว่างของมันก็ขึ้นถึงจุดสูงที่สุดในเดือนพฤษภาคมปีเดียวกัน มันเป็นซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์แรกที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า นับตั้งแต่การสำรวจพบซุปเปอร์โนวาของเคปเลอร์(Kepler’s Supernova) ในปี 1604 หมายเหตุ นักดาราศาสตร์สามารถระบุดาวต้นกำเนิด SN 1987A ได้ในภาพก่อนการระเบิดเป็นดาวฤกษ์ Sanduleak-69 202(SK-69 202)

ซุปเปอร์โนวาชนิดสอง เป็นซุปเปอร์โนวาที่เกิดเมื่อดาวฤกษ์มวลสูงถึงจุดจบของชีวิต 

     ราวสองชั่วโมงก่อนการสำรวจพบ SN 1987A ในช่วงแสงที่ตาเห็น มีหอสังเกตการณ์สามแห่งรอบโลกที่ตรวจจับการปะทุนิวตริโน(neutrino) ที่คงอยู่เพียงไม่กี่วินาที การสำรวจที่แตกต่างกันสองชนิดนี้เชื่อมโยงได้ถึงซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์เดียวกัน และให้หลักฐานสำคัญแก่ทฤษฎีที่บอกว่าซุปเปอร์โนวาแบบแกนกลางยุบตัวเกิดขึ้นได้อย่างไร ทฤษฎีนี้รวมถึงการคาดการณ์ว่าซุปเปอร์โนวาชนิดนี้น่าจะก่อตัวดาวนิวตรอนดวงหนึ่ง หรือหลุมดำแห่งหนึ่ง ขึ้นมา นักดาราศาสตร์สำรวจหาหลักฐานวัตถุกะทัดรัดเหล่านี้ในใจกลางซากวัสดุสารจากการระเบิดที่ขยายตัวออกมา นับแต่นั้นมา

     เพิ่งมีการค้นพบหลักฐานโดยอ้อมที่แสดงถึงการมีอยู่ของดาวนิวตรอนที่ใจกลางซากแห่งนี้เมื่อไม่กี่ปีก่อนนี้เอง และการสำรวจซากซุปเปอร์โนวาที่เก่าแก่กว่ามาก เช่น เนบิวลาปู(Crab Nebula) เป็นต้น ก็ยืนยันว่าพบดาวนิวตรอนได้ในซากซุปเปอร์โนวาหลายแห่ง อย่างไรก็ตาม ไม่เคยพบหลักฐานโดยตรงของดาวนิวตรอนในซากจาก SN 1987A(หรือจากซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นเมื่อเร็วๆ นี้เลย) เหตุผลสำคัญก็คือ อนุภาคฝุ่นจำนวนมหาศาลที่ก่อตัวขึ้นหลังจากการระเบิด

     Claes Fransson จากมหาวิทยาลัยแห่งสตอคโฮล์ม และผู้เขียนนำการศึกษานี้ อธิบายว่า จากแบบจำลองทฤษฎีว่าด้วย SN 1987A มีการสำรวจพบการปะทุนิวตริโนนาน 10 วินาทีก่อนพบเห็นซุปเปอร์โนวา ได้บอกว่ามีดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ ก่อตัวขึ้นในการระเบิดนี้ แต่เราไม่เคยสำรวจพบสัญญาณแน่ชัดใดๆ ถึงวัตถุที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่จากซุปเปอร์โนวาใดๆ เลย ด้วยกล้องเวบบ์ ขณะนี้เราได้พบหลักฐานโดยตรงเป็นการเปล่งคลื่นที่เหนี่ยวนำโดยวัตถุกะทัดรัดที่เพิ่งเกิดใหม่ ซึ่งเป็นไปได้มากที่สุดที่จะเป็นดาวนิวตรอน

     กล้องเวบบ์ซึ่งเริ่มทำการสำรวจทางวิทยาศาสตร์ในเดือนกรกฎาคม 2022 และการสำรวจของเวบบ์เบื้องหลังงานนี้ก็ทำในวันที่ 16 กรกฎาคม ทำให้ซาก SN 1987A เป็นซากซุปเปอร์โนวาแห่งแรกที่เวบบ์ทำการสำรวจ ทีมใช้รูปแบบการทำงานสเปคโตรกราฟความละเอียดปานกลาง(MRS mode) ของอุปกรณ์อินฟราเรดกลาง(MIRI) ซึ่งสมาชิกของทีมได้ช่วยพัฒนา MRS เป็นเครื่องมือชนิดหนึ่งที่เรียกว่า integral field unit(IFU)

ภาพด้านซ้ายเป็นภาพอินฟราเรดใกล้ของ SN 1987A ที่เผยแพร่ในปี 2023 แสดงวงรีสีชมพูอ่อนที่มีสีฟ้าอ่อน มีก้อนรูปร่างคล้ายรูกุญแจที่ใจกลาง ล้อมรอบด้วยดาวสองสามดวง 

     IFUs สามารถถ่ายภาพวัตถุหนึ่งและเก็บสเปคตรัมของมันในเวลาเดียวกันด้วย IFU จะทำสเปคตรัมแต่ละพิกเซลภาพ ช่วยให้ผู้สังเกตการณ์ได้เห็นความแตกต่างของสเปคตรัมทั่ววัตถุนั้นๆ การวิเคราะห์การเลื่อนดอปเปลอร์(Doppler shift) จากแต่ละสเปคตรัม ยังช่วยให้ประเมินความเร็วของแต่ละตำแหน่งได้ด้วย

     การวิเคราะห์สเปคตรัมแสดงสัญญาณรุนแรงที่เกิดจากอาร์กอนที่แตกตัวเป็นไอออน(ionized argon) จากใจกลางของวัสดุสารที่ถูกผลักออกมาซึ่งล้อมรอบพื้นที่ SN 1987A นี้ การสำรวจต่อมาโดยใช้ IFU ของสเปคโตรกราฟอินฟราเรดใกล้(NIRSpec) ของเวบบ์ ได้พบธาตุที่แตกตัวเป็นไอออนอย่างรุนแรงเพิ่มขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง อาร์กอนที่สูญเสียอิเลคตรอน 5 ครั้ง(อาร์กอนมี 18 อิเลคตรอน สูญเสียไป 5 อิเลคตรอน) ไอออนลักษณะดังกล่าวต้องใช้โฟตอนพลังงานสูงมากเพื่อก่อตัวขึ้น และโฟตอนเหล่านั้นก็มาจากแหล่งบางอย่าง ในขณะที่ซุปเปอร์โนวากำลังขยายตัวด้วยความเร็วสูงถึง 1 หมื่นกิโลเมตรต่อวินาที และกระจายครอบคลุมพื้นที่กว้าง แต่อาร์กอนไอออนและกำมะถันไอออนที่พบอยู่ใกล้กับใจกลางอย่างมาก  

     เพื่อสร้างไอออนที่เราตรวจพบเหล่านั้น ก็ชัดเจนว่าจะต้องมีแหล่งการแผ่รังสีพลังงานสูงที่ใจกลางซาก SN 1987A Fransson กล่าว ในรายงาน เราถกถึงความเป็นไปได้หลายประการ และพบว่ามีลำดับเหตุการณ์ที่เป็นไปได้เพียงไม่กี่ทาง และทั้งหมดก็เกี่ยวข้องกับดาวนิวตรอนที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่เอี่ยม

      โดยอาร์กอนไอออน และกำมะถันไอออนน่าจะเกิดขึ้นจากการแผ่รังสีอุลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ จากดาวนิวตรอนร้อนที่กำลังเย็นตัวลง หรืออีกทาง จากลมของอนุภาคสัมพัทธภาพที่ถูกเร่งความเร็วขึ้นโดยดาวนิวตรอนที่หมุนรอบตัวเร็วมากและมีปฏิสัมพันธ์กับวัสดุสารที่ซุปเปอร์โนวาสาดออกมารอบๆ ซึ่งเรียกลำดับเหตุการณ์หลังนี้ว่า เนบิวลาลมพัลซาร์(pulsar wind nebula)

ภาพด้านซ้ายเป็นภาพอินฟราเรดใกล้ของ SN 1987A ที่เผยแพร่ในปี 2023 แสดงวงรีสีชมพูอ่อนที่มีสีฟ้าอ่อน มีก้อนรูปร่างคล้ายรูกุญแจที่ใจกลาง ล้อมรอบด้วยดาวสองสามดวง ด้านขวาเป็นภาพพื้นที่เดียวกันซึ่งแสดงวงแหวนสว่างสีส้มแห่งหนึ่ง โดยมีจุดสีส้มที่ใจกลาง บนเป็นอาร์กอนที่เสีย 1 อิเลคตรอน ล่างเป็นอาร์กอนที่เสีย 5 อิเลคตรอน

    ส่วนถ้าเป็นลำดับเหตุการณ์แรก พื้นผิวของดาวนิวตรอนน่าจะมีอุณหภูมิราว 1 ล้านองศา ซึ่งเย็นตัวลงจากระดับ 1 แสนล้านองศาในช่วงที่ก่อตัวขึ้นที่แกนกลางของดาวที่ยุบตัวลงเมื่อกว่า 30 ปีก่อน จากการทำนายลำดับเหตุการณ์ทั้งสองแบบนี้ให้ผลสเปคตรัมที่เหมือนกัน ซึ่งก็สอดคล้องกับการสำรวจจริง แต่ก็ยากที่จะแยกแยะ

     การค้นพบนี้สอดคล้องกับทฤษฎีมากมายเกี่ยวกับดาวนิวตรอน แบบจำลองบอกว่าจะมีการสร้างอาร์กอนและกำมะถันจำนวนมากภายในดาวที่กำลังจะตายไม่นานก่อนระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา และนักวิทยาศาสตร์ก็ทำนายมาหลายสิบปีแล้วว่า การแผ่รังสีอุลตราไวโอเลตและรังสีเอกซ์ในซากซุปเปอร์โนวาน่าจะแสดงถึงการมีดาวนิวตรอนที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่

     แต่ไม่มีใครจะเดาได้ว่านี่จะเป็นหนทางที่เราได้พบมัน Josefin Larsson นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากสถาบันเทคโนโลจีหลวงแห่งสวีเดน กล่าวว่า ซุปเปอร์โนวามักจะสร้างเรื่องประหลาดใจให้กับเราอยู่เนืองๆ ไม่มีใครทำนายว่าน่าจะตรวจพบวัตถุกะทัดรัดนี้ได้ผ่านเส้นเปล่งคลื่นรุนแรงมากจากอาร์กอน นี่เป็นเรื่องประหลาดใจที่เราได้พบในข้อมูลจากเวบบ์

รวมภาพ SN 1987A จากกล้องฮับเบิลกับแหล่งอาร์กอน แหล่งสีฟ้าสลัวที่ใจกลางเป็นการเปล่งคลื่นจากแหล่งขนาดกะทัดรัดที่พบโดย JWST/NIRSpec นอกวงสีฟ้าเป็นซากดาวซึ่งเดินทางระดับพันกิโลเมตรต่อวินาที สร้อยไข่มุกสว่างด้านในเป็นก๊าซจากเปลือกส่วนนอกของดาวที่ถูกผลักออกมาราวสองหมื่นปีก่อนระเบิดครั้งสุดท้าย เศษซากจากการระเบิดกำลังขนกับวงแหวนนี้ ทำให้เกิดจุดสว่างหลายแห่ง นอกวงแหวนส่วนในเป็นวงแหวนนอกอีกสองวงซึ่งน่าจะก่อตัวจากกระบวนการคล้ายกับวงแหวนด้านใน ดาวสว่างทางซ้ายและขวาของวงแหวนในไม่เกี่ยวกับซุปเปอร์โนวานี้

         ยังมีแผนการการสำรวจเพิ่มอีกในปีนี้ด้วยกล้องเวบบ์และกล้องโทรทรรศน์ภาคพื้นดิน ทีมวิจัยหวังว่าการศึกษาอย่างต่อเนื่องจะบอกใด้ชัดเจนมากขึ้นถึงสิ่งที่กำลังเกิดขึ้นที่ใจกลางของซาก SN 1987A การสำรวจเหล่านี้จะกระตุ้นการพัฒนาแบบจำลองรายละเอียดใหม่ๆ ซึ่งสุดท้ายจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้เข้าใจไม่เพียงแค่ SN 1987A ได้ดีขึ้น แต่ยังรวมถึงซุปเปอร์โนวาแบบแกนกลางยุบตัวทั้งหมดด้วย การค้นพบเผยแพร่ในวารสาร Science วันที่ 23 กุมภาพันธ์ ครบปีที่ 37 ที่พบซุปเปอร์โนวานี้

แหล่ง webbtelescope.org : Webb finds evidence for neutron star at heart of young supernova remnant
           phys.org : astronomers find first strong evidence of neutron star remnant of exploding star
           sciencealert.com : in 1987, we saw a star explode. JWST finally found evidence of its remains.
           space.com : James Webb Space Telescope spots neutron star hiding in supernova wreckage  

ชั้นบรรยากาศดาวเคราะห์ใน TRAPPIST-1 น่าจะหายไปนานแล้ว

 

     TRAPPIST-1 เป็นระบบดาวเคราะห์ต่างด้าวที่น่าทึ่ง มีพิภพ 7 แห่งโคจรรอบดาวฤกษ์แคระแดงดวงหนึ่งซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 40 ปีแสงเท่านั้น พิภพทั้งหมดที่นั่นมีความใกล้เคียงกับโลกทั้งขนาดและมวล และมีสามหรือสี่ดวงที่น่าจะเอื้ออาศัยได้

     ลองจินตนาการถึงระบบที่มีพิภพที่อุดมไปด้วยสิ่งมีชีวิต อยู่ในระยะที่เดินทางถึงกันและกันได้โดยง่าย เป็นความฝันที่น่าภิรมย์ แต่ตามที่การศึกษาใหม่บอกว่าไม่น่าจะมีชีวิตปรากฏในระบบดาวเคราะห์แห่งนี้ เป็นไปได้มากที่ดาวเคราะห์จะโล่งแล้งและไร้ชั้นบรรยากาศ

     ระบบ TRAPPIST ได้รับความสนใจอย่างมากนับตั้งแต่ที่มันถูกพบในปี 2017 เนื่องจากเมื่อมองปราดแรก มันดูจะเป็นระบบที่ดีเยี่ยมสำหรับสิ่งมีชีวิตต่างดาว มีพิภพหินอุ่นจำนวนมาก ซึ่งคล้ายกับในระบบสุริยะส่วนในของเรา แต่คำถามหนึ่งก็คือว่า ดาวแคระแดงนั้นค้ำจุนพิภพที่เอื้ออาศัยได้ จริงหรือ แคระแดงนั้นเย็นกว่าดวงอาทิตย์อย่างมาก ดังนั้น พิภพที่เอื้ออาศัยได้ใดๆ ก็น่าจะต้องโคจรรอบดาวฤกษ์แม่อย่างใกล้ชิดมาก

      ยังเป็นที่ทราบกันดีว่า แคระแดงมีการลุกจ้าที่รุนแรง ซึ่งสามารถเผาดาวเคราะห์ข้างเคียงด้วยรังสีเอกซ์และอันตรายอื่นๆ แล้วชีวิตจะอยู่รอดพ้นภัยคุกคามเหล่านี้ได้นานหลายพันล้านปีหรือไม่ ถ้า TRAPPIST-1 เป็นระบบทั่วไป คำตอบก็คือ ไม่รอด

     การศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics พิจารณาชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ในระบบแห่งนี้ การสำรวจด้วยกล้องเวบบ์ ได้ยืนยันว่า ดาวเคราะห์วงในสุด 2 ดวงนั้นไม่มีชั้นบรรยากาศอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งก็เป็นเรื่องที่คาดไว้แล้ว ในระบบของเราเอง ดาวพุธก็ไม่มีชั้นบรรยากาศ แต่ก็มักจะคิดว่าพิภพที่เย็นกว่าและอยู่ห่างไกลกว่าใน TRAPPIST-1 น่าจะรักษาชั้นบรรยากาศไว้ได้ ดังนั้นทีมจึงพิจารณาแบบจำลองเสมือนจริงคอมพิวเตอร์

     จากการสำรวจ TRAPPIST-1 และดาวแคระแดงอื่นๆ ผู้เขียนไว้คำนวณปริมาณการแผ่รังสีพลังงานสูงที่ดาวน่าจะเปล่งออกมา จากนั้นก็จำลองผลกระทบของรังสีเหล่านั้นต่อชั้นบรรยากาศยุคต้นที่อาจมีบนดาวเคราะห์วงนอกใน TRAPPIST-1 จากจุดนั้น พวกเขาทำแบบจำลองอัตราการระเหยชั้นบรรยากาศ ดาวเคราะห์ทั้งหมดกระทั่งโลกเอง ก็สูญเสียชั้นบรรยากาศจำนวนมากเมื่อเวลาผ่านไป  คำถามก็คือ สูญเสียเร็วแค่ไหนและมากน้อยแค่ไหน ทีมพบว่าพิภพใน TRAPPIST-1 คำตอบคือ มากและเร็ว

     จากระดับการแผ่รังสีปัจจุบันของ TRAPPIST-1 แม้ว่าดาวเคราะห์วงนอกก็น่าจะสูญเสียชั้นบรรยากาศที่มีก๊าซคล้ายๆ โลกในเวลาเพียงไม่กี่ร้อยล้านปี ดาวเคราะห์อย่างโลก, ดาวอังคาร และดาวศุกร์ มีชั้นบรรยากาศที่หนามากๆ ในช่วงวัยเยาว์ ดังนั้น เราจึงน่าจะสันนิษฐานว่าพิภพที่ TRAPPIST-1 เองก็น่าจะมีชั้นบรรยากาศแบบนี้ด้วย แต่แคระแดงอายุน้อยจะแผ่รังสีพลังงานสูงที่รุนแรงกว่า ดังนั้นชั้นบรรยากาศก็น่าจะระเหยด้วยอัตราที่สูงขึ้นไปอีก เนื่องจาก TRAPPIST-1 เก่าแก่กว่าดวงอาทิตย์ของเราเล็กน้อย(ราว 8 พันล้านปี) ชั้นบรรยากาศใดๆ บนพิภพ TRAPPIST-1 ก็น่าจะหายไปจนหมดเมื่อนานมาแล้ว

     ดังนั้นระบบ TRAPPIST-1 ก็น่าจะเป็นกลุ่มของก้อนหินโล้นแห้งมากกว่า และนี่ก็อาจจะเป็นจริงสำหรับระบบรอบแคระแดงอื่นๆ เกือบทั้งหมด ซึ่งส่งผลอย่างใหญ่หลวงต่อความเป็นไปได้ของสิ่งมีชีวิตต่างด้าว เมื่อแคระแดงพบได้มากถึง 75% ของดาวทั้งหมดในทางช้างเผือก เมื่อเทียบกับดาวฤกษ์แบบดวงอาทิตย์ที่พบเพียง 8% ถ้าแคระแดงกระชากชั้นบรรยากาศของพิภพของพวกมันออกไป ดังนั้นแล้ว ระบบดาวเคราะห์เกือบทั้งหมดก็น่าจะไร้สิ่งมีชีวิต

 

แหล่งข่าว phys.org : atmosphere in the TRAPPIST-1 system should be long gone
                astrobiology.com : airy worlds or barren rocks? On the survivability of secondary atmospheres around the TRAPPIST-1 planets  

ดาวสิงห์เฒ่าอมควัน และดาวฤกษ์ทารกปะทุแสง

 

ภาพจากศิลปินแสดงเมฆควันและฝุ่นที่ดาวยักษ์แดงอายุมากดวงหนึ่งสาดออกมา จะเห็นว่าด้านซ้ายของดาวยังคงสว่างแต่ถ้ามองจากทางด้านขวามันแทบจะมองไม่เห็น

     มีการค้นพบดาวชนิดใหม่ ทั้ง ดาวสิงห์เฒ่าอมควัน และดาวฤกษ์ทารกที่ปะทุได้ ในทางช้างเผือก งานวิจัยนี้ใช้กล้องโทรทรรศน์ชั้นสูง ท้าทายทฤษฎีที่มีเกี่ยวกับวัฎจักรชีวิตของดาวและการกระจายธาตุในอวกาศ

     การศึกษาดาวฤกษ์เกือบหนึ่งพันล้านดวงในช่วงอินฟราเรด ได้เผยให้เห็นหลายดวงที่เรามองไม่เห็นในช่วงความยาวคลื่นอื่น ซึ่งรวมถึงวัตถุที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วชนิดใหม่ หนึ่งในวัตถุเหล่านี้ เรียกว่า สิงห์เฒ่าอมควัน(old smokers) ซึ่งเป็นดาวยักษ์แดงอายุมากที่อาจจะปล่อยกลุ่มเมฆวัสดุสารสีมืดออกมาอย่างฉับพลัน ซึ่งปิดกั้นแสงไว้ได้

     ในพื้นที่ใจกลางกาแลคซีของเรามีฝุ่นบดบังสายตาไว้ แต่จะรบกวนน้อยกว่าเมื่อสำรวจในช่วงอินฟราเรด อย่างไรก็ตาม ชั้นบรรยากาศของโลกกลับส่งผลกระทบในการกันแสงอินฟราเรดไว้ จึงเป็นเหตุผลที่เราต้องพึ่งพากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ แต่กระนั้น การสำรวจจาก VISTA(Visible and Infrared Survey Telescope) ในชิลีซึ่งตั้งอยู่สูงเหนือชั้นบรรยากาศที่ปั่นป่วน ช่วยให้เราสามารถศึกษาแกนกลางกาแลคซีในช่วงอินฟราเรดใกล้ได้

      ทีมนานาชาติทีมหนึ่งได้ขุดข้อมูล VVV(VISTA Variables in the Via Lactea) เพื่อหาดาวที่มีการเปลี่ยนแปลงความสว่างอย่างสุดโต่ง โดยเลือกกลุ่มที่เปลี่ยนแปลงรุนแรงที่สุด 222 ดวง ซึ่งรวมถึงบางส่วนที่เกิดจากเหตุการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงแบบจุลภาค(microlensing) ซึ่งขยายแสงอย่างฉับพลัน Philip Lucas ศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยเฮิร์ตฟอร์ดเชียร์ เขียนในแถลงการณ์ว่า มีดาวราวสองในสามที่จำแนกเป็นชนิดที่รู้จักกันดีได้อย่างง่ายดาย ส่วนที่เหลือก็ยากขึ้น จนเราต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) เพื่อเก็บสเปคตรัมของดาวในกลุ่มที่เหลือนี้ทีละดวง

ภาพอินฟราเรดแสดงดาวยักษ์แดงดวงหนึ่งซึ่งอยู่ห่างออกไปราว 3 หมื่นปีแสงใกล้กับใจกลางทางช้างเผือก ซึ่งหายไปและปรากฏตัวขึ้นใหม่หลังจากนั้นหลายปี

     ทีมกำลังเสาะหาดาวฤกษ์ทารก(protostars) ในกระบวนการที่กำลังจะเริ่มหลอมนิวเคลียส(nuclear fusion) ซึ่งทราบกันดีว่า จะมีการปะทุที่รุนแรงนานหลายเดือนจนถึงหลายสิบปี Zhen Guo ซึ่งเคยอยู่ที่มหาวิทยาลัยเฮิร์ตฟอร์ดเชียร์ และปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยแห่ง วัลปาไรโซ ในชิลี ผู้นำการศึกษาสเปคตรัม กล่าวว่า การปะทุเหล่านี้เกิดขึ้นในดิสก์วัสดุสารที่หมุนอย่างช้าๆ ซึ่งกำลังก่อตัวระบบสุริยะแห่งใหม่ ซึ่งจะช่วยให้ดาวฤกษ์ที่เพิ่งก่อตัวขึ้นใหม่ที่ใจกลางระบบ เร่งการเจริญเติบโต แต่ก็ทำให้ดาวเคราะห์ก่อตัวได้ยากขึ้นด้วยเช่นกัน เรายังไม่เข้าใจเพราะเหตุใดดิสก์จึงไร้เสถียรภาพได้ขนาดนี้

      งานวิจัยก็ให้ผลเก็บเกี่ยวออกมา โดยพบดาวฤกษ์ทารกที่เกิดการปะทุ(erupting protostars) 32 ดวงที่มีความสว่างเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ ถึง 40 เท่าหรือมากกว่านั้นในช่วงเก้าปีครึ่งที่ทำการสำรวจ บางส่วนก็สว่างขึ้นถึง 300 เท่า โดยการประมวลข้อมูลอย่างรวดเร็ว ทีมจึงให้ความสนใจเพิ่มเติมไปสู่ดาวที่ปะทุในจุดที่พีคสุดและที่ความสว่างกำลังลดลง โดยเฉลี่ย ความสว่างจะเพิ่มขึ้นใช้เวลาราว 2 ปี นานกว่าตัวอย่างสองสามดวงที่เคยพบก่อนหน้าการศึกษานี้

     ในขณะเดียวกัน การสำรวจก็ให้ผลที่ไม่คาดฝันแต่ก็มีความสำคัญ โดยพบดาวยักษ์แดง 21 ดวงที่มีการเปลี่ยนแปลงความสว่างในแบบที่น่าพิศวงในช่วงสิบปีของการสำรวจ เมื่อสำรวจเจ็ดดวงในกลุ่มนี้ในรายละเอียด ทีมก็พบว่าพวกมันเป็นยักษ์แดงอายุมากในกลุ่มที่ไม่เคยพบมาก่อน

ดาวฤกษ์ทารกดวงหนึ่งซึ่งยังฝังตัวอยู่ลึกในเมฆก๊าซฝุ่นมืดทึบในภาพนี้ ดาวค่อยๆ สว่างขึ้น 40 เท่าในเวลา 2 ปีและยังคงสว่างอย่างนั้นมาตั้งแต่ปี 2015

     Dante Minniti จากมหาวิทยาลัยอันเดรส เบลโล ผู้ก่อตั้งการสำรวจ VVV กล่าวว่า ดาวอายุมากเหล่านี้อยู่อย่างสงบมาหลายปีหรือหลายสิบปี และจากนั้นพวกมันก็ผลักกลุ่มควันออกมาในแบบที่คาดไม่ถึง แล้วพวกมันจะดูมืดมากๆ และมีสีแดงไปหลายปี จนถึงจุดที่บางครั้งเราก็มองไม่เห็นพวกมันเลย สิงห์เฒ่าอมควันเหล่านี้กระจุกอยู่ในส่วนในสุดของทางช้างเผอกที่เรียกว่า ดิสก์ในนิวเคลียส(Nuclear disc) ซึ่งอธิบายได้ว่าเพราะเหตุใด เราจึงไม่เคยพบพวกมันมาก่อน

     ยิ่งพวกมันอยู่ใกล้ใจกลางกาแลคซีมากขึ้น ก็จะมีโลหะ(metal; ธาตุที่หนักกว่าฮีเลียม) สูงขึ้นด้วย จึงดูว่าพฤติกรรมสิงห์อมควันเหล่านี้เกิดขึ้นเฉพาะกับดาวที่มีโลหะสูงกว่า พวกที่เราสำรวจมา โลหะในสัดส่วนที่สูงทำให้อนุภาคฝุ่นควบแน่นออกจากก๊าซรอบดาวหรือแม้แต่ในชั้นบรรยากาศส่วนนอกๆ ที่เย็น ได้ง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม ทีมยังไม่สามารถอธิบายว่าอะไรเป็นสาเหตุให้ปล่อยเมฆควันออกมาซึ่งปกคลุมดาวไว้ชั่วคราว

     สสารที่ดาวอายุมากผลักออกมา มีบทบาทสำคัญในวัฎจักรชีวิตของธาตุ ซึ่งจะช่วยในการก่อตัวดาวฤกษ์และดาวเคราะห์รุ่นต่อๆ ไปได้ Lucas กล่าว เคยคิดกันว่าสิ่งนี้จะเกิดในดาวอายุมากชนิดที่รู้จักกันดีว่า ดาวแปรแสงแบบมิรา(Mira variables) เป็นหลัก อย่างไรก็ตาม การพบดาวชนิดใหม่ซึ่งสาดวัสดุสารออกมาได้นี้ น่าจะมีความสำคัญในการกระจายธาตุหนักในดิสก์นิวเคลียส และในพื้นที่ที่อุดมด้วยโลหะในกาแลคซีอื่น ให้กว้างใหญ่ขึ้น

ภาพจากศิลปินแสดงการปะทุในดิสก์วัสดุสารรอบดาวฤกษ์ทารกดวงหนึ่ง ส่วนในสุดของดิสก์จะร้อนกว่าตัวดาวเองด้วย

      เมื่อกาแลคซีมีอายุมากขึ้น ซุปเปอร์โนวาและกิโลโนวาก็จะเริ่มทำงานเพื่อเปลี่ยแปลงปริมณฑลกาแลคซี ทำให้พื้นที่ที่อุดมด้วยโลหะขยายออกไป และสุดท้าย บางที สิงห์เฒ่าอมควันก็อาจจะกลายเป็นเพื่อนบ้านของเราได้  

     การศึกษานี้เผยแพร่เป็นรายงาน 4 ฉบับใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ซึ่งมีรายงานบทสรุปในภาพรวม, การศึกษาสเปคตรัมดาวฤกษ์ทารกและยักษ์อายุมากในรายละเอียด, การศึกษาการสะสมมวลสารเป็นคาบเวลาเพื่ออธิบายการปะทุของดาวฤกษ์ทารก และส่งผลต่อการก่อตัวดาวเคราะห์ และรายงานการปะทุในรายละเอียดจากดาวฤกษ์ทารกดวงหนึ่งที่นำไปสู่ความสว่าง 16 เท่าของดวงอาทิตย์ แม้จะมีมวลเพียงหนึ่งในห้าเท่านั้น

แหล่งข่าว iflscience.com : galactic search for young stars discovers new category called “old smokers”
               sciencealert.com : astronomers see a new type of hidden star for the first time
                scitechdaily.com : new types of stars – “old smokers” and erupting protostars – discovered in the Milky Way  

EHT สำรวจไอพ่นจาก Perseus A

 

ภาพจากศิลปินแสดงไอพ่นจากหลุมดำกิจกรรมสูงของ Perseus A ซึ่งก่อนหน้านี้มีการเผยแพร่เสียงจากหลุมดำ

      กลุ่มความร่วมมือกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าสังเกตการณ์ ซึ่งรวมถึงนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันมักซ์พลังค์เพื่อดาราศาสตร์วิทยุ ในบอนน์ เจอรมนี เพิ่งเผยภาพฐานของไอพ่นของไอพ่นพลาสมาด้วยความละเอียดสูง

     ทีมนานาชาติใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดเสมือนเท่าโลกเพื่อตรวจสอบโครงสร้างแม่เหล็กในนิวเคลียสของกาแลคซิวิทยุ 3C 84 หรือ Perseus A ซึ่งเป็นหนึ่งในหลุมดำมวลมหาศาลที่มีกิจกรรมคึกคักมากที่สุดที่อยู่ใกล้ที่สุดในละแวกใกล้ๆ เรา ผลที่ได้ให้แง่มุมใหม่ว่า ไอพ่นถูกยิงออกมาได้อย่างไร เผยให้เห็นว่า ในสงครามการฉุดดึง สนามแม่เหล็กมีชัยเหนือแรงโน้มถ่วง การศึกษาเผยแพร่ในวารสาร Astronomy & Astrophysics วันที่ 1 กุมภาพันธ์

     แหล่งวิทยุคลื่นแรง 3C 84 หรือ Perseus A หรือ NGC 1275 เป็นกาแลคซีที่ใจกลางกระจุกเปอร์ซีอุส(Perseus cluster) ที่อยู่ห่างออกไป 230 ล้านปีแสง มันเป็นที่อยู่ของนิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์(active galactic nucleus) ที่อยู่ค่อนข้างใกล้ ช่วยให้มีการศึกษาแหล่งในใจกลางด้วยความละเอียดด้วย EHT

     นอกเหนือจากให้ภาพหลุมดำภาพแรกแล้ว EHT ยังเหมาะสมอย่างมากกับการสำรวจไอพ่นพลาสมาดาราศาสตร์ฟิสิกส์ และปฏิสัมพันธ์ของมันกับสนามแม่เหล็กที่รุนแรง Georgios Fillippos Paraschos นักวิจัยที่สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อดาราศาสตร์วิทยุ ซึ่งนำโครงการนี้ การค้นพบใหม่ของเราได้ให้หลักฐานใหม่ว่า สนามแม่เหล็กที่มีระเบียบจะแผ่ไปทั่วก๊าซร้อนจัดที่ล้อมรอบหลุมดำอยู่

     การสำรวจครั้งสำคัญโดย EHT ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใกล้คำถามที่มีมานานเกี่ยวกับกระบวนการที่หลุมดำสะสมมวลสารและผลักไอพ่นทรงพลังออกมาในระยะทางที่ไกลจากกาแลคซีต้นสังกัด

     ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าสังเกตการณ์ได้เผยภาพแสดงทิศทางการสั่นของแสงรอบๆ หลุมดำของ M87 คุณสมบัติของแสงแบบนี้เรียกว่า การเกิดโพลาไรซ์แบบเส้นตรง(linear polarization) ได้ให้เงื่อนงำเกี่ยวกับสนามแม่เหล็กที่สร้าง โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การเกิดโพลาไรซ์แบบเส้นตรงอย่างแรง อย่างที่พบในการศึกษาใหม่นี้ บอกใบ้ถึงสนามแม่เหล็กที่รุนแรงและเป็นระเบียบในละแวกรอบข้างของหลุมดำใน 3C 84

     ที่น่าสนใจก็คือ คิดกันว่าสนามแม่เหล็กที่ทรงพลังลักษณะนี้เป็นแรงผลักดันเบื้องหลังการยิงไอพ่นพลาสมา ซึ่งเป็นสสารที่ไม่ถูกหลุมดำกลืนกินลงไป

     กาแลคซีวิทยุ 3C 84 นั้นน่าสนใจเป็นพิเศษจากความท้าทายที่มันมี ในการตรวจจับและตรวจสอบระดับการเกิดโพลาไรซ์ของแสงใกล้หลุมดำให้เที่ยงตรง Jae-Young Kim รองศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ที่มหาวิทยาลัยแห่งชาติคยองพุก ในแดกู เกาหลีใต้ ซึ่งประสานงานกับ MPifR ด้วย กล่าว ความสามารถอันเอกอุของ EHT ในการเจาะทะลุก๊าซที่หนาแน่นในห้วงอวกาศ ได้ช่วยพัฒนาการสำรวจละแวกใกล้เคียงหลุมดำได้อย่างแม่นยำ

     การสำรวจที่แม่นยำสูงลักษณะนี้จะแผ้วถางหนทางในการค้นพบและศึกษาหลุมดำมวลมหาศาลอื่นๆ ที่ยังคงซ่อนตัวจากเทคโนโลจีการสำรวจรุ่นก่อนหน้านี้  การค้นพบเหล่านี้ยังเปิดช่องสู่วิธีที่สะสมมวลเข้าสู่หลุมดำมหาศาลด้วย คิดกันว่าสสารที่ตกลงมาสู่หลุมดำจะก่อตัวเป็นสารแม่เหล็กรุนแรง ซึ่งเรียกว่า ดิสก์ยึดจับด้วยแม่เหล็ก(magnetically arrested disk)

     ถ้ารูปการณ์เป็นแบบนี้ เส้นแรงสนามแม่เหล็กภายในดิสก์สะสมมวลสาร ก็จะเกี่ยวและพันกันอย่างแน่นหนา ป้องกันการเปล่งพลังงานแม่เหล็กออกมา ยิ่งกว่านั้น การศึกษาได้บอกว่าหลุมดำของ 3C 84 นั้นหมุนรอบตัวเร็วมาก ยิ่งส่งผลต่อความเกี่ยวข้องระหว่างการยิงไอพ่นกับอัตราการหมุนรอบตัวหลุมดำที่สูง

     EHT สามารถสำรวจหลุมดำและไอพ่นของมันในเบื้องลึกได้โดยใช้เทคนิคที่เรียกว่า มาตรแทรกสอดเส้นฐานยาวมาก(Very Long-baseline interferometry) ซึ่งช่วยสร้างภาพโดยรวมสัญญาณจากการสำรวจวัตถุเดียวกันจากกล้องโทรทรรศน์หลายตัว EHT ประกอบด้วยเครือข่ายกล้องโทรทรรศน์อิสระครอบคลุมทั่วโลก ซึ่งมาทำงานด้วยกันเสมือนเป็นกล้องโทรทรรศน์ตัวเดียวที่มีขนาดเท่าโลก

     Anton Zensus ผู้อำนวยการ MPifR และหัวหน้าแผนกวิจัย VLBI/ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ กล่าวว่า เราตื่นเต้นเป็นอย่างมากก็เพราะผลสรุปที่ได้เป็นอีกย่างก้าวที่สำคัญสู่ความเข้าใจกาแลคซีอย่างเช่น 3C 84 เรากับพันธมิตรกำลังกระหายที่จะพัฒนาความสามารถของกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าสังเกตการณ์ออกไปเพื่อให้ได้แง่มุมที่ละเอียดมากขึ้นเกี่ยวกับการสร้างไอพ่นรอบหลุมดำ

 

แหล่งข่าว phys.org : magnetic launch of black hole jets in Perseus A
                space.com : Event Horizon Telescope spies jets erupting from nearby supermassive black hole

กาแลคซีในเอกภพยุคต้นที่มักเรียวยาว

 

ตัวอย่างรูปร่างกาแลคซีห่างไกลที่จำแนกได้ในการสำรวจ CEERS ทางซ้ายสุดเป็นกาแลคซีสองแห่งที่ถูกขยาย กาแลคซีบนซ้ายดูเป็นวงกลมและมีแสงสีชมพูอ่อน โดยมีพื้นที่ใจกลางสีขาว ส่วนกาแลคซีด้านล่างเรียวยาว มีเส้นสีขาวที่ใจกลางซึ่งมีขอบออกชมพูซึ่งเปลี่ยนเป็นสีฟ้าที่ขอบริมด้านขวาและซ้ายสุด

     นักวิจัยได้วิเคราะห์ภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ได้พบว่ากาแลคซีในเอกภพยุคต้นนั้นมักจะแบนและเรียวยาว เหมือนกับกระดานโต้คลื่น(surfboards) และโฟมเส้นว่ายน้ำ-pool noodles และพบรูปร่างกลม ที่คล้ายลูกวอลเลย์บอล หรือ จานร่อนฟริสบี้(Frisbee) ได้ยาก

     การศึกษาเผยแพร่ใน Astrophysical Journal เผยให้เห็นว่ากาแลคซีในยุคต้นมักจะมีรูปร่างยาวอย่างน่าประหลาดใจ บางส่วนก็ ยาวและมนเหมือนกับแตงกวาดอง บางส่วนก็ยาวและแบนเหมือนกระดานโต้คลื่น และกาแลคซีห่างไกลและมีขนาดเล็กเหล่านี้ก็จะกลายเป็นกาแลคซีขนาดใหญ่ที่คล้ายทางช้างเผือกในทุกวันนี้

     Viraj Pandya นักวิจัยฮับเบิลที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบีย ในนิวยอร์ก ผู้เขียนนำรายงาน อธิบายว่า มีกาแลคซีที่เราศึกษาราว 50 ถึง 80% ที่มีลักษณะแบนในสองมิติ กาแลคซีที่ดูคล้ายพูลนูดเดิลหรือกระดานโต้คลื่น ดูจะพบได้ทั่วไปอย่างมากในเอกภพยุคต้น ซึ่งเป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจเนื่องจากในเอกภพใกล้เรา กลับไม่พบบ่อยนัก หมายเหตุ ลูกวอลเลย์บอล-กลมทุกด้านใกล้เคียงกัน(spheroid); ฟริสบี้-กลมสองด้าน แบนในอีกมิติ(disk); พูลนูดเดิลหรือแตงกวาดอง-กลมสองด้าน อีกด้านเรียวยาว(prolate); กระดาษโต้คลื่น-เรียวยาว และอีกมิติก็แบน(oval disk)  

     ทีมเล็งไปที่พื้นที่สำรวจขนาดใหญ่บนภาพอินฟราเรดใกล้ที่ได้จากกล้องเวบบ์ที่เรียกว่า CEERS(Cosmic Evolution Early Release Science) Survey ค้นหากาแลคซี่มีเมื่อเอกภพมีอายุระหว่าง 6 ร้อยล้านจนถึง 6 พันล้านปี แน่นอนว่ารูปร่างของกาแลคซีขึ้นอยู่กับมุมที่เรามองเห็นพวกมัน สำหรับกาแลคซีที่ไกลโพ้นเราจึงได้เห็นมุมทุกแบบ ตั้งแต่หันข้าง(edge-on) จนถึงหันหน้า(face-on) และยังมีรูปร่างที่แตกต่างกันอีก

     ทีมจึงใช้วิธีที่ต่างไป โดยนักวิจัยตรวจสอบว่ารูปร่างทรงกลม 1 ล้านชนิด แต่ละชนิดจะมีลักษณะปรากฏอย่างไรจากมุมการมองสุ่ม 1 แสนแบบ จากนั้นก็เปรียบเทียบการกระจายของรูปร่างที่แตกต่าง กับการกระจายรูปร่างกาแลคซี ซึ่งพบว่า ในขณะที่กาแลคซีที่อยู่ห่างไกลที่สุดจะดูเหมือนเป็นกระดานโต้คลื่นและพูลนูดเดิล ก็มีส่วนอื่นที่เป็นฟริสบี้และลูกวอลเลย์บอล

การสำรวจของกล้องเวบบ์แสดงการจำแนกรูปร่างซึ่งพบได้ยากในเอกภพยุคต้น แต่พบได้ทั่วไปในทุกวันนี้ก็คือ กาแลคซีที่มีรูปร่างคล้ายทรงกลมหรือลูกวอลเลย์บอล ทางบนขวาเป็นดิสก์กลมที่แบนลงหรือจานฟริสบี้ ซึ่งพบได้ค่อนข้างบ่อยกว่า รูปร่างกาแลคซีที่พบได้บ่อยในเอกภพยุคต้นจะดูแบนและยาว เหมือนกับกระดานโต้คลื่น(surfboards) ด้านล่างซ้าย หรือ พูลนูดเดิล(pool noodles) ด้านล่างขวา

     พวกลูกวอลเลย์บอลหรือกาแลคซีรูปร่างกลม ปรากฏเป็นพวกที่มีรูปร่างกะทัดรัดที่สุดใน “มหาสมุทร” และก็ยังเป็นกลุ่มที่พบได้น้อยที่สุดด้วย ส่วนจานฟริสบี้ ก็มีขนาดใหญ่พอๆ กับกาแลคซีรูปร่างคล้ายกระดานโต้คลื่นและพูลนูดเดิลตามแนวนอน แต่ก็พบได้บ่อยมากขึ้นในเอกภพใกล้เคียงนี้

     แล้วทางช้างเผือกของเราล่ะจัดเป็นพวกไหน ถ้าเราสามารถย้อนเวลากลับไปได้หลายพันล้านปีก่อน การคาดเดาที่ดีที่สุดก็คือ มันน่าจะคล้ายกระดานโต้คลื่น Haowen Zhang ผู้เขียนร่วม ว่าที่ดอกเตอร์จากมหาวิทยาลัยอริโซนา ที่ทุคซอน กล่าว สมมุติฐานนี้มีพื้นฐานส่วนหนึ่งจากหลักฐานใหม่ที่ได้จากเวบบ์ เมื่อนักทฤษฎีได้ย้อนเวลากลับไปเมื่อประเมินมวลของทางช้างเผือกเมื่อหลายพันล้านปีก่อน ซึ่งน่าจะบอกถึงรูปร่างในเวลาดังกล่าวได้

     กาแลคซีที่ห่างไกลเหล่านั้นยังมีขนาดเล็กกว่าพวกกังหันและทรงรีที่พบใกล้ๆ อย่างมาก ซึ่งพวกมันเป็นตัวตั้งต้นให้กับกาแลคซีที่มีมวลสูงกว่าอย่างทางช้างเผือกของเรา ในเอกภพช่วงต้น กาแลคซีมีเวลาให้เจริญเติบโตน้อยกว่า Katheik Iyer ผู้เขียนร่วม และนักวิจัยฮับเบิลจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบีย เช่นกัน กล่าว การจำแนกกลุ่มให้กับกาแลคซียุคต้นเป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นซึ่งยังต้องทำการวิเคราะห์อีกมาก ขณะนี้เราแค่ศึกษารูปร่างกาแลคซีเทียบกับสภาพที่มันเป็น และน่าจะบอกได้ว่าพวกมันก่อตัวอย่างไรในรายละเอียด

     ภาพที่มีความไวและความละเอียดสูงของเวบบ์ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงแสงอินฟราเรดช่วยให้ทีมได้แจกแจงกาแลคซี CEERS จำนวนมากได้เร็วขึ้น และทำแบบจำลองเรขาคณิตรูปร่างสามมิติ Pandya ยังบอกว่างานของพวกเขาไม่น่าจะเป็นไปได้ถ้าปราศจากงานวิจัยอย่างเข้มข้นจากนักดาราศาสตร์ที่ใช้กล้องฮับเบิล

     เป็นเวลาหลายสิบปีที่ฮับเบิลทำให้เราต้องร้องว้าวด้วยภาพกาแลคซีรุ่นแรกๆ สุดบางส่วน เริ่มต้นด้วยภาพ “ห้วงลึก” ภาพแรกในปี 1995 และตามมาด้วยการสำรวจที่เรียกว่า Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey การสำรวจท้องฟ้าห้วงลึกลักษณะนี้นำไปสู่ผลสรุปทางสถิติที่ดีขึ้นมาก ชักนำให้นักดาราศาสตร์ได้ทำแบบจำลองกาแลคซีไกลโพ้นในสามมิติตลอดความเป็นมาของเอกภพ ทุกวันนี้ เวบบ์กำลังช่วยเพิ่มความพยายามเหล่านั้น โดยเพิ่มจำนวนกาแลคซีไกลโพ้นที่เกินจากฮับเบิลจะเอื้อมถึง และเปิดโปงเอกภพยุคต้นในรายละเอียดที่สูงกว่าที่เคยทำได้

ตัวอย่างกาแลคซี 6 แห่ง ไล่จากบนซ้ายไปถึงล่างขวา กาแลคซีสามแห่งแถวบนระบุรูปร่างเรียวยาวคล้ายเส้นบางๆ แถวล่าง กาแลคซีช่องซ้ายและกลาง ระบุเป็นรูปร่างคล้ายดิสก์ มีแขนกังหันฝ้าสองแห่ง และกาแลคซีขวาระบุเป็นทรงกลม ดูเหมือนเป็นจุดสว่างกลางเฟรม

     ภาพเอกภพยุคต้นจากเวบบ์ เป็นเหมือนมหาสมุทร ซัดส่งคลื่นหลักฐานใหม่ๆ มาให้ Marc Heurtas-Company ผู้เขียนร่วม นักวิทยาศาสตร์ที่สถาบันดาราศาสตร์ฟสิกส์บนหมู่เกาะคานารี่ กล่าวว่า ฮับเบิลเผยให้เห็นกาแลคซีเรียวยาวจำนวนมากมานานแล้วย้อนไปได้ถึงเมื่อเอกภพมีอายุ 2 พันล้านปี แต่นักวิจัยก็ยังสงสัยว่าในช่วงอินฟราเรดจะมีรายละเอียดอื่นปรากฏขึ้นมาเพิ่มเติมหรือไม่ เวบบ์ได้ยืนยันว่าฮับเบิลไม่ได้พลาดรายละเอียดเพิ่มเติมใดๆ ในกาแลคซีที่พวกมันทั้งคู่สำรวจ แต่เวบบ์ได้เปิดตัวกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลออกไปอีกซึ่งก็มีรูปร่างคล้ายกัน

     ยังคงมีช่องว่างในองค์ความรู้ของเรา นักวิจัยไม่เพียงแต่ต้องการกลุ่มตัวอย่างจากเวบบ์ที่มีจำนวนมากขึ้นเพื่อปรับคุณสมบัติและตำแหน่งของกาแลคซีห่างไกลเหล่านั้นให้แม่นยำ พวกเขายังต้องใช้เวลาตกผลึกและอัพเดทแบบจำลองเพื่อสะท้อนถึงเรขาคณิตของกาแลคซีไกลโพ้นให้ถูกต้องมากขึ้น นี่ยังเป็นแค่ผลสรุปช่วงแรก Elizabeth McGrath ผู้เขียนร่วม รองศาตราจารย์ที่วิทยาลัยคอลบี้ ในเมน กล่าว เราต้องเจาะข้อมูลให้ลึกขึ้นเพื่อจะระบุว่าเกิดอะไรขึ้น แต่เราก็ตื่นเต้นกับผลสรุปช่วงแรกเหล่านี้แล้ว

    เป้าหมายต่อไปของทีมจะขยายชุดข้อมูลกาแลคซี โดยรวม CEERS กับชุดข้อมูลอื่นๆ จากเวบบ์ เพื่อที่จะขยายฐานข้อมูลกาแลคซียุคต้น ด้วยข้อมูลเหล่านั้น นักวิจัยจะสามารถเข้าใจบทบาทของสสารมืด, การควบรวม, การไหลของก๊าซ, ฝุ่น และปัจจัยอื่นๆ อีกมากมายที่มีผลต่อรูปร่างของกาแลคซี

แหล่งข่าว webbtelescope.org : Webb shows many early galaxies looked like pool noodles, surfboards
                skyandtelescope.com : the Milky Way might have started out shaped like a pickle