ภาพชุดแรกจากกล้องเวบบ์: Stephan's Quintet
Stephan's Quintet เป็นกาแลคซี 5 แห่งที่ดูเหมือนจะอยู่ด้วยกันเป็นกลุ่ม image credit: chandra.harvard.edu
Stephan’s Quintet เป็นกาแลคซีห้าแห่งที่ดูเหมือนอยู่ด้วยกันเป็นกลุ่ม กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ได้เผยให้เห็นวัตถุนี้ในมุมมองใหม่ ภาพ
โมเสอิคขนาดใหญ่เป็นภาพที่ใหญ่ที่สุดที่กล้องเวบบ์เคยถ่ายภาพมา ครอบคลุมพื้นที่ราวหนึ่งในห้าของเส้นผ่าศูนย์กลางปรากฎของดวงจันทร์ ในภาพมีมากกว่า 150 ล้านพิกเซล และเกิดจากไฟล์ภาพเกือบหนึ่งพันภาพ ข้อมูลจากเวบบ์ได้ให้แง่มุมใหม่ๆ ว่า ปฏิสัมพันธ์ของกาแลคซีอาจจะผลักดันวิวัฒนาการของกาแลคซีได้อย่างไรในเอกภพยุคต้น
ด้วยสายตาช่วงอินฟราเรดและความละเอียดที่สูงสุดขั้ว กล้องเวบบ์ได้แสดงให้เห็นรายละเอียดในกลุ่มกาแลคซีแห่งนี้ในแบบที่ไม่เคยได้เห็นมาก่อนเมื่อมีกระจุกดาวอายุน้อยนับล้านดวงและพื้นที่ที่สร้างดาวฤกษ์ใหม่ๆ ส่องประกายระยิบระยับในภาพ หางก๊าซ, ฝุ่นและดาวที่ตวัด ถูกดึงออกจากกาแลคซีหลายแห่งอันเนื่องจากปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วง แต่สิ่งที่รุนแรงที่สุดก็คือ เวบบ์ได้พบคลื่นกระแทก(shock wave) ขนาดมหึมาหลายลูกเมื่อ NGC 7318B กาแลคซีหนึ่งในกลุ่มได้พุ่งทะลุผ่านกลุ่มกาแลคซีนี้
ภาพโมเสอิคขนาดใหญ่โตแสดง Stephan’s Quintet เป็นภาพใหญ่ที่สุดเท่าที่กล้องเวบบ์เคยถ่ายมา ครอบคลุมพื้นที่ประมาณหนึ่งในห้าของเส้นผ่าศูนย์กลางดวงจันทร์ ภาพรวมประกอบจาก NIRCam และ MIRI นี้แสดงกลุ่มของกาแลคซีห้าแห่ง โดยเป็นภาพที่ใช้ฟิลเตอร์ของ MIRI สองในสามชนิดเพื่อแสดงและแบ่งก๊าซร้อนและโครงสร้างภายในกาแลคซี (ต่อ)
MIRI เห็นความแตกต่างในสีระหว่างฝุ่นในกาแลคซี เทียบกับคลื่นกระแทกระหว่างกาแลคซีที่กำลังมีปฏิสัมพันธ์กัน ข้อมูลจาก MIRI เน้นเป็นสีเหลืองกับส้ม แตกต่างจากข้อมูล NIRCamซึ่งเป็นสีฟ้าและขาวจากดาวฤกษ์
โดยรวมแล้ว กาแลคซีทั้งห้าใน Stephan’s Quintet ยังถูกเรียกว่า HCG 92(Hickson Compact Group 92) แม้ว่าจะถูกเรียกว่า quintet หรือทั้งห้า แต่จริงๆ แล้วมีกาแลคซีเพียงสี่แห่งที่อยู่ใกล้ชิดกันและกัน และเต้นรำไปด้วยกัน กาแลคซีแห่งที่ห้าซึ่งอยู่ด้านซ้ายสุด NGC 7320 แท้จริงแล้วเป็นวัตถุในพื้นหน้า เมื่อเทียบกับอีกสี่แห่งที่เหลือ กล่าวคือ NGC 7320 อยู่ที่ระยะทาง 40 ล้านปีแสงจากโลก
ในขณะที่อีก 4 แห่งที่เหลือ(NGC 7317, NGC 7318A, NGC 7318B และ NGC 7319) อยู่ที่ระยะทางประมาณ 290 ล้านปีแสงจากโลก แต่กระนั้นก็ยังจัดว่าค่อนข้างใกล้เมื่อเทียบกับกาแลคซีที่ห่างไกลกว่าในระยะไกลออกไปหลักพันล้านปีแสง การศึกษากาแลคซีที่อยู่ค่อนข้างใกล้เช่นนี้จะช่วยนักวิทยาศาสตร์ให้เข้าใจโครงสร้างที่พบเห็นในเอกภพอันห่างไกลออกไปได้ดีขึ้น
ภาพจาก MIRI นี้แสดงรายละเอียดที่ไม่เคยเห็นมาก่อนใน Stephan’s Quintet MIRI เจาะผ่านพื้นที่ที่ปกคลุมด้วยฝุ่น เผยให้เห็นคลื่นกระแทก(shock wave) และหางไทดัล(tidal tail) ขนาดมหึมา ซึ่งเป็นก๊าซและดาวที่ถูกดึงออกจากพื้นที่ส่วนนอกจากกาแลคซีจากปฏิสัมพันธ์ MIRI ยังเผยให้เห็นพื้นที่ก่อตัวดาวที่ซ่อนอยู่ ข้อมูลใหม่จาก MIRI ให้แง่มุมที่ทรงคุณค่าว่าปฏิสัมพันธ์ของกาแลคซีอาจจะขับเคลื่อนวิวัฒนาการของกาแลคซี(ต่อ)
ในเอกภพยุคต้นอย่างไรบ้าง ภาพนี้มีภาพจากฟิลเตอร์ MiRI อีกหนึ่งภาพเพิ่มเติมจากภาพรวมประกอบ NIRCam-MIRI ฟิลเตอร์ทั้งสาม และสีแดง,เขียวและฟ้า เพื่อแสดงการแบ่งส่วนรายละเอียดกาแลคซีออกจากกันและแสดงคลื่นกระแทกที่อยู่ระหว่างกาแลคซี
ในภาพ สีแดงเป็นพื้นที่ก่อตัวดาวที่อุดมด้วยฝุ่น เช่นเดียวกับกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลมากในยุคต้น และกาแลคซีที่ปกคลุมด้วยฝุ่นหนาทึบ สีฟ้าแสดงถึงดาวหรือกระจุกดาวที่ปราศจากฝุ่น พื้นที่สีฟ้าจางๆ บ่งชี้ถึงฝุ่นที่มีโมเลกุลไฮโดรคาร์บอนขนาดใหญ่อยู่พอสมควร สำหรับกาแลคซีพื้นหลังขนาดเล็กที่กระจายอยู่ทั่วภาพ สีเขียวและเหลืองแสดงถึงกาแลคซีที่ห่างไกลกว่าซึ่งอุดมด้วยไฮโดรคาร์บอนเหล่านี้ด้วยเช่นกัน
จากความใกล้ จึงช่วยให้นักดาราศาสตร์มีที่นั่งระดับติดขอบเวทีเพื่อเฝ้าดูการควบรวม(merging) และปฏิสัมพันธ์ระหว่างกาแลคซี ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นอย่างมากในวิวัฒนาการกาแลคซี ยากมากที่นักวิทยาศาสตร์จะได้เห็นรายละเอียดมากมายว่ากาแลคซีที่กำลังมีปฏิสัมพันธ์กันจะเหนี่ยวนำการก่อตัวดาวในกาแลคซีแต่ละแห่งได้อย่างไร และก๊าซในกาแลคซีเหล่านี้ถูกรบกวนอย่างไรบ้าง Stephan’s Quintet จึงเป็นห้องทดลองที่ดีเลิศสำหรับการศึกษากระบวนการพื้นฐานในกาแลคซีทุกแห่งนี้
ในเอกภพยุคต้น น่าจะพบกลุ่มที่อยู่ใกล้ชิดกันแบบนี้ได้มากขึ้น เมื่อวัสดุสารที่ร้อนยิ่งยวดเหล่านั้นตกลงเป็นอาหารให้กับหลุมดำกิจกรรมทรงพลังสูงที่เรียกว่า เควซาร์(quasars) แม้ในทุกวันนี้ NGC 7319(กาแลคซีที่อยู่บนสุดในภาพ) ก็ยังนิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์(active galactic nucleus) จากหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวล 24 ล้านมวลดวงอาทิตย์ในใจกลางกาแลคซี มันดึงวัสดุสารรอบๆ อย่างกระตือรือร้นและเปล่งพลังงานเจิดจ้าเทียบเท่ากับพลังงานจากดวงอาทิตย์ 4 หมื่นล้านดวง
กลุ่มของกาแลคซีห้าแห่งที่เรียกว่า Stephan’s Quintet นี้ กาแลคซีที่อยู่บนสุดในกลุ่ม NGC 7319 มีนิวเคลียสกาแลคซีที่มีกิจกรรมสูง(active galactic nucleus) เป็นหลุมดำขนาดยักษ์ด้วยมวล 24 ล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ มันกำลังสะสมมวลสารและเปล่งพลังงานออกมาอย่างขยันขันแข็งเทียบเท่ากับดวงอาทิตย์ 4 หมื่นล้านดวง (ต่อ)
นักวิทยาศาสตร์ใช้กล้องเวบบ์เพื่อศึกษานิวเคลียสกาแลคซีมีกิจกรรมสูงแห่งนี้ด้วยสเปคตโตรมิเตอร์ความละเอียดปานกลาง(MRS) ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ MIRI สเปคโตรมิเตอร์นี้มี Integral field units( IFUs) ซึ่งเป็นกล้องและสเปคโตรกราฟรวมกัน
IFUs ช่วยให้ทีมมีข้อมูลสเปคตรัมแกนกลางกาแลคซีในหลายมิติด้วยการใช้ IFUs นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบโครงสร้างย่อย ตรวจสอบความเร็วของโครงสร้างเหล่านั้น และเก็บข้อมูลสเปคตรัมตลอดช่วงได้ MRS ของ MIRI เจาะทะลุผ่านกลุ่มฝุ่นใกล้หลุมดำของ NGC 7319 ตรวจสอบการเปล่งคลื่นสว่างจากก๊าซร้อนที่แตกตัวเป็นไอออน โดยลมและการแผ่รังสีที่รุนแรงจากหลุมดำ เครื่องมือมองเห็นก๊าซใกล้หลุมดำในช่วงความยาวคลื่นด้วยรายละเอียดอย่างที่ไม่เคยเห็นได้มาก่อน ช่วยให้ตรวจสอบความเร็ว
รายละเอียดการเปล่งคลื่นหลักที่แสดงในภาพ พื้นที่สีฟ้าแสดงการเคลื่อนที่เข้าหาผู้สังเกตการณ์ และพื้นที่สีส้มแสดงการเคลื่อนที่หนีออกจากผู้สังเกตการณ์ เส้นเปล่งคลื่นของอาร์กอน(Ar) และนีออน(Ne) มาจากจุดร้อนที่เป็นก๊าซร้อนยิ่งยวดซึ่งแตกตัวเป็นไอออนอย่างรุนแรง เส้นเปล่งคลื่นไฮโดรเจนโมเลกุลมาจากก๊าซหนาทึบที่เย็นกว่าในพื้นที่ใจกลางกาแลคซีและตามรอยลมที่กำลังไหลออก ความเร็วตรวจสอบโดยการเลื่อนในช่วงความยาวคลื่นรายละเอียดเปล่งคลื่นใดๆ(Doppler shift)
กล้องเวบบ์ศึกษานิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์แห่งนี้ในรายละเอียดสูงสุดด้วย NIRSpecและ MIRI เครื่องมือเหล่านี้มี integral field units(IFUs) ซึ่งเป้นการรวมกล้องและสเปคโตรกราฟเข้าด้วยกัน ช่วยให้ทีมเวบบ์มีเครือข่ายค่าหลายมิติ
ในแบบ datacube หรือชุดภาพรายละเอียดสเปคตรัมแกนกลางกาแลคซี
ก็เหมือนกับการทำ MRI ทางการแพทย์ IFUs เองก็ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้ “เฉือนและหั่น” ข้อมูลในภาพมากมายเพื่อศึกษาในรายละเอียด เวบบ์มองทะลุกลุ่มฝุ่นที่ล้อมรอบนิวเคลียส เผยโฉมก๊าซร้อนใกล้หลุมดำกิจกรรมสูง และตรวจสอบความเร็วของกลุ่มก๊าซร้อนสว่างที่ไหลออกจากใจกลาง(outflow) กล้องได้เห็นกลุ่มก๊าซที่ไหลออกซึ่งผลักดันโดยหลุมดำ ในระดับรายละเอียดแบบที่ไม่เคยเห็นมาก่อน
กล้องเวบบ์ศึกษานิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์ในรายละเอียดสูงที่สุดด้วย NIRSpec ซึ่ง IFUs ของเครื่องมือช่วยให้ทีมตรวจสอบโครงสร้างย่อย, ตรวจความเร็วของโครงสร้างเหล่านี้ และเก็บข้อมูลสเปคตรัมตลอดช่วงได้ IFUs ของ NIRSpec เจาะทะลุผ่านกลุ่มฝุ่นตรวจสอบการเปล่งคลื่นสว่างจากก๊าซร้อนใกล้หลุมดำ ได้เห็นก๊าซที่อยู่ก๊าซใกล้หลุมดำในช่วงความยาวคลื่นอย่างที่ไม่เคยศึกษาได้มาก่อนและช่วยให้ตรวจสอบองค์ประกอบได้ (ต่อ)
เส้นเปล่งคลื่นหลักๆ ที่ NIRSpec ได้เห็นแสดงในภาพ เป็นแต่ละสถานะของก๊าซ ไฮโดรเจนอะตอมแสดงเป็นสีฟ้าและสีเหลืองช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบโครงสร้างก๊าซที่กำลังไหลออก เหล็กไอออนแสดงเป็นสีฟ้าอมเขียว ตามรอยตำแหน่งของก๊าซร้อน ไฮโดรเจนโมเลกุลเป็นสีแดง เป็นก๊าซที่เย็นจัดและหนาทึบมาก ตามรอยทั้งก๊าซที่ไหลออกและแหล่งอาหารสำหรับหลุมดำ ตัวหลุมดำที่สว่างมากถูกลบออกจากภาพเพื่อให้แสดงโครงสร้างก๊าซรอบๆ ได้ดีขึ้น
ใน NGC 7320 กาแลคซีซ้ายสุดและอยู่ใกล้ที่สุดในกลุ่มนี้ เวบบ์ยังสามารถมองเห็นดาวเป็นดวงและแม้แต่แกนกลางสว่างของกาแลคซีได้ และได้ของแถม เป็นทะเลกาแลคซีพื้นหลังซึ่งอยู่ห่างไกลออกไปนับพันแห่ง คล้ายกับภาพห้วงลึกของฮับเบิล
เมื่อรวมภาพของ Stephan’s Quintet ในอินฟราเรดเท่าที่เคยถ่ายมาจาก MIRI และ NIRCamข้อมูลจากเวบบ์ก็ให้รายละเอียดใหม่ๆ จำนวนมาก ยกตัวอย่างเช่น มันจะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้เข้าใจอัตราที่หลุมดำมวลมหาศาลได้รับก๊าซและเจริญเติบโต เวบบ์ยังมองพื้นที่ที่กำลังก่อตัวดาวได้โดยตรงมากกว่า และมันยังสามารถตรวจสอบการเปล่งคลื่นจากฝุ่นนี้ ซึ่งให้รายละเอียดในระดับที่ก่อนหน้านี้ไม่มีทางเป็นไปได้เลย
นักวิทยาศาสตร์ใช้ MRS ของ MIRI เจาะทะลุผ่านกลุ่มฝุ่นใกล้หลุมดำกิจกรรมสูงของ NGC 7319 เพื่อตรวจสอบการเปล่งคลื่นสว่างจากก๊าซร้อนที่อยู่ใกล้หลุมดำ ซึ่งก๊าซแตกตัวเป็นไอออนโดยลมและการแผ่รังสีที่รุนแรงจากหลุมดำ เครื่องมือมองเห็นก๊าซใกล้หลุมดำด้วยรายละเอียดอย่างที่ไม่เคยเห็นได้มาก่อนและตรวจสอบองค์ประกอบได้ เมื่อหลุมดำได้ก๊าซ วัสดุสารที่ตกลงสู่หลุมดำบางส่วนจะร้อนจัดและถูกผลักออกจากหลุมดำในรูปของ (ต่อ)
ของลมและไอพ่น MIRI ตรวจสอบพื้นที่ต่างๆ ซึ่งรวมถึงลมที่ไหลออกจากหลุมดำ(บ่งชี้ด้วยวงกลมขนาดเล็ก) และพื้นที่ที่อยู่ติดกับหลุมดำเลย(วงกลมใหญ่) มันแสดงว่าหลุมดำแห่งนี้ถูกปกคลุมด้วยฝุ่นซิลิเกตคล้ายกับทรายบนชายหาดแต่มีขนาดเล็กกว่าอย่างมาก
สเปคตรัมแถวบน จากกระแสก๊าซที่ไหลออกจากหลุมดำ แสดงพื้นที่แห่งหนึ่งที่เต็มไปด้วยก๊าซร้อนที่แตกตัวเป็นไอออน ทั้งเหล็ก, อาร์กอน, นีออน, กำมะถัน และออกซิเจนซึ่งระบุไว้ที่พีคของความยาวคลื่นหนึ่งๆ การมีเส้นเปล่งคลื่นจำนวนมากจากธาตุเดียวกัน แต่มีระดับการแตกตัวเป็นไอออน(ionization) ที่แตกต่างกัน เป็นข้อมูลที่มีประโยชน์ต่อความเข้าใจคุณสมบัติและกำเนิดของกระแสที่ไหลออก
สเปคตรัมแถวล่างเผยให้เห็นว่าหลุมดำยักษ์แห่งนี้มีแหล่งก๊าซเย็นที่หนาแน่นสูง โดยมีไฮโดรเจนโมเลกุลและฝุ่นซิลิเกตอยู่จำนวนมาก ซึ่งดูดกลืนแสงจากพื้นที่ใจกลางของกาแลคซีไว้
แหล่งข่าว webbtelescope.org : NASA’s Webb sheds light on galaxy evolution, black holes
หมายเหตุเพิ่มเติม
active galactic nucleus คือ วัตถุที่มีนิวเคลียสหรือพื้นที่ใจกลางที่สว่างมาก จนบางครั้งสว่างกลบแสงจากกาแลคซีส่วนที่เหลือ ซึ่งน่าจะเกิดจากหลุมดำในใจกลางกาแลคซีเหล่านั้นกลืนกินวัสดุสารอย่างกระตือรือร้น เปล่งพลังงานออกมาในรูปรังสีเอกซ์ รวมทั้งสร้างไอพ่นสัมพัทธภาพด้วย
- 1
ดูเพิ่มเติมในซีรีส์
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
