กาแลคซีกังหันในมุมมองที่แตกต่าง

 

     ถ้าคุณรู้สึกทึ่งกับธรรมชาติ ภาพกาแลคซีกังหันชุดใหม่เหล่านี้จะทำให้คุณทึ่งต่อไป ภาพเหล่านี้ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ แสดงรายละเอียดในกาแลคซีกังหัน 19 แห่งที่หันหน้าเข้าหาเรา แขนกังหันของพวกมันเต็มไปด้วยดาวสว่างขึ้นในช่วงอินฟราเรด เช่นเดียวกับแกนกาแลคซีที่เป็นที่อยู่ของหลุมดำมวลมหาศาล

     กล้องเวบบ์ได้จับภาพเหล่านี้อันเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ PHANGS(Physics at High Angular resolution in Nearby GalaxieS) ซึ่งเป็นโครงการที่ดำเนินงานมายาวนาน โดยตั้งเป้าเพื่อเข้าใจว่าก๊าซและการก่อตัวดาวมีปฏิสัมพันธ์กับโครงสร้างและวิวัฒนาการกาแลคซีอย่างไรบ้าง หนึ่งในเป้าหมายหลักทางวิทยาศาสตร์ 4 ประการของเวบบ์ ก็คือ เพื่อศึกษาว่ากาแลคซีก่อตัวและพัฒนาอย่างไร และโครงการ PHANGS ก็ป้อนความพยายามเหล่านี้

     กล้องเวบบ์มองเห็นทั้งอินฟราเรดใกล้ และอินฟราเรดกลาง ซึ่งหมายความว่า มันจะเผยให้เห็นรายละเอียดที่แตกต่างกัน และลงรายละเอียดลึกมากขึ้นกว่าที่กล้องฮับเบิลซึ่งสำรวจในช่วงตาเห็น, อุลตราไวโอเลต และอินฟราเรดช่วงแคบๆ เคยทำได้

การสำรวจกาแลคซี NGC 628 สองงานแบ่งโดยเส้นทะแยงมุม โดยการสำรวจจากเวบบ์อยู่ทางซ้ายบน และการสำรวจของฮับเบิลอยู่ด้านขวาล่าง แกนกลางกาแลคซีอยู่ใกล้กลางภาพ แขนกังหันหมุนทวนเข็มนาฬิกา โครงสร้างเส้นใยในแขนกังหันดูคล้ายกับภาพตัดขวางเปลือกหอยงวงช้าง(nautilus) ในภาพเวบบ์ สันของแขนกังหันถักทอด้วยเส้นใยมากมายเป็นสีส้ม โดยมีฟองสีเทาดำ และก้อนฟ้าสีฟ้าใกล้แกนกลาง ในภาพฮับเบิล แขนกังหันเป็นส่วนผสมของกระจุกดาวสีฟ้าสว่าง, พื้นที่สีชมพูที่กำลังก่อตัวดาว และแถบฝุ่นสีน้ำตาลเข้ม และแกนที่เป็นสีเหลืองอ่อน

     ในภาพความละเอียดสูงจากกล้องเวบบ์เหล่านี้ สีแดงเป็นก๊าซและฝุ่นที่เปล่งอินฟราเรด ที่เวบบ์สำรวจ ภาพบางส่วนยังมีประกายแฉกที่ใจกลางกาแลคซี ซึ่งเกิดจากแสงในปริมาณที่สูงมาก นี่อาจบ่งชี้ว่ามีหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) กำลังมีกิจกรรม หรือมันอาจจะมาจากดาวที่อยู่กันอย่างหนาแน่นสูงมากๆ

     Eva Shinnerer นักวิทยาศาสตร์ทีมงานที่สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อดาราศาสตร์ ในไฮเดลแบร์ก เจอรมนี กล่าวว่า มีสัญญาณอย่างชัดเจนว่าอาจจะมีหลุมดำมวลมหาศาลที่มีกิจกรรมสูง หรือเป็นกระจุกดาวในทิศทางใจกลางที่สว่างเจิดจ้ามากจนทำให้พื้นที่นี้ในภาพอิ่มแสง ดาวใกล้ใจกลางกาแลคซีโดยปกติจะมีอายุมากกว่าดาวที่แขนกังหัน ยิ่งดาวอยู่ไกลจากใจกลางกาแลคซีมากเท่าใด ก็มักจะมีอายุน้อยลงเท่านั้น ดาวอายุน้อยจะส่องสว่างเป็นสีฟ้าและปัดเป่ารังฝุ่นก๊าซที่ให้กำเนิดมันจนหายไป

     ก้อนสีส้มกลับเป็นดาวที่มีอายุน้อยมากๆ เมื่อพวกมันยังถูกห่อไว้ในรังฝุ่นและก๊าซ และยังคงสะสมมวลก๊าซเจริญเติบโตอย่างต่อเนื่อง Erik Rosolowsky ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยอัลเบอร์ตา ในเอ็ดมอนตัน คานาดา กล่าวว่า นี่เป็นจุดที่เราจะได้พบดาวใหม่ที่สุดและมีมวลสูงที่สุดในกาแลคซีเหล่านั้น

      ภาพใหม่ชุดนี้เผยแพร่พร้อมกับภาพกาแลคซีชุดเดียวกันจากกล้องฮับเบิล ซึ่งได้เน้นให้เห็นว่าการสำรวจแสงในช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน ได้เผย/ปิดบังรายละเอียดแตกต่างกันในกาแลคซี ไปอย่างไรบ้าง ในโครงการ PHANGS ใช้การสำรวจจากกล้องโทรทรรศน์ในช่วงตาเห็น, อินฟราเรด, อุลตราไวโอเลต และคลื่นวิทยุ

ภาพโมเสกจากภาพกาแลคซีกังหัน 19 แห่งโดยกล้องเวบบ์

     ภาพชุดใหม่จากกล้องเวบบ์นั้นมีความพิเศษ แม้แต่กับนักวิจัยที่ศึกษากาแลคซีเดียวกันเหล่านี้มาหลายสิบปี จะเห็นฟองและเส้นใยละเอียดยิบจนถึงระดับที่เล็กที่สุดเท่าที่เคยสำรวจได้ และบอกเล่าเรื่องราวเกี่ยวกับวัฏจักรการก่อตัวดาว     ภาพจากเวบบ์แสดงรู/ฟอง ในการกระจายของก๊าซ ซึ่งเกิดจากดาวหนึ่งดวงหรือมากกว่านั้นระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา ผลักก๊าซและเส้นใยก๊าซให้ขยายออกจากโครงสร้างกังหันที่เราเห็นด้วยตาเปล่า 

     กาแลคซีเหล่านี้ทั้งหมดเป็นกาแลคซีกังหันเหมือนกับทางช้างเผือก ซึ่งหมายความว่า มองเห็นแขนกังหันขนาดใหญ่ได้อย่างชัดเจน แขนกังหันมีสภาพคล้ายคลื่นที่ซัดสาดผ่านอวกาศ แทนที่จะเป็นกลุ่มของดาวแต่ละดวงที่เคลื่อนที่ไปด้วยกัน นักดาราศาสตร์ศึกษาแขนกังหันเนื่องจากให้ข้อมูลว่ากาแลคซีสร้าง, รักษา และปิดการก่อตัวดาวได้อย่างไร

     โครงสร้างเหล่านี้ดูจะเป็นไปในรูปแบบเดียวกันในส่วนที่จำเพาะในกาแลคซี Rosolowsky กล่าวเสริม เราคิดว่าแขนกังหันเหมือนเป็นคลื่น และช่องว่างของมันก็บอกเราได้มากว่ากาแลคซีแห่งหนึ่งๆ กระจายฝุ่นและก๊าซของมันอย่างไร

กาแลคซีกังหันมีคาน(barred spiral) NGC 1365 พื้นที่ใจกลางดูเป็นวงรีเบี้ยวเอียง โดยมีจุดสีขาวสว่างในใจกลางซึ่งมีแสงแฉกสว่างอย่างน้อย 6 แห่งกระจายอยู่ พื้นที่ส่วนนอกของวงรีเบี้ยวเป็นสีขาว, เหลืองและส้ม แผ่ออกทางขวาและซ้ายสู่คานกลางของกาแลคซี แกนส่วนนอกและคานกลางเต็มไปด้วยก้อนสีฟ้าของดาวอายุน้อย  

แหล่งข่าว sciencealert.com : breaking JWST images of 19 spiral galaxies reveal incredible diversity
                iflscience.com : spiral galaxies like you have never seen before in new JWST images