AMORE6 กาแลคซีองค์ประกอบดั้งเดิม
ความรู้เกี่ยวกับเอกภพของเราเริ่มต้นด้วยบิ๊กแบง เป็นชั่วขณะที่การขยายตัวอวกาศเกิดขึ้นเป็นครั้งแรก ในเหตุการณ์นี้กระบวนการที่เรียกว่า การสังเคราะห์ธาตุจากช่วงบิ๊กแบง(Big Bang nucleosynthesis) จะสร้างเฉพาะธาตุเบาที่สุด อย่างไฮโดรเจน, ฮีเลียม และลิเธียมอีกเล็กน้อย เท่านั้น แต่ธาตุหนักกว่าซึ่งนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เรียกว่า โลหะ(metal) ถูกสร้างขึ้นในภายหลังในใจกลางดาวที่มีชีวิตและตายลงหลังจากนั้น
ดาวรุ่นแรกสุดซึ่งเรียกกันว่าประชากรดาวกลุ่ม 3(Population III stars) เป็นรุ่นแรกสุดที่หลอมธาตุหนักผ่านการสังเคราะห์ธาตุในดาว ดาวเหล่านี้ไม่มีโลหะอยู่เลย หรือมีในระดับที่น้อยนิดอย่างสุดขั้ว และวัฎจักรชีวิตของพวกมันก็เติมโลหะให้กับเอกภพ เนื่องจากกาแลคซีก่อตัวในกาแลคซีแทนที่จะอยู่อย่างโดดๆ ก็จะต้องมีประชากรกาแลคซีกลุ่ม 3 ที่มีประชากรดาวที่ไม่มีโลหะอยู่เลย ด้วยเช่นกัน
แม้ว่าจะมีความก้าวหน้าในการเข้าใจความเป็นมาของเอกภพ แต่ก็ยังมีช่องว่างเหลืออยู่พอสมควร หนึ่งในชิ้นส่วนที่หายไปที่สำคัญที่สุดก็คือ หลักฐานของประชากรกาแลคซีกลุ่ม 3 เหล่านี้ ทฤษฎีทำนายว่ากาแลคซียุคต้นบางส่วนที่สำรวจพบที่เรดชิพท์สูงๆ ก็น่าจะแสดงความเป็นโลหะ(metallicity) ที่เป็นศูนย์ การยืนยันการมีอยู่ของพวกมันน่าจะช่วยสนับสนุนกรอบทฤษฎีเอกภพวิทยาปัจจุบันของเราได้
ทฤษฎีการก่อตัวประชากรกาแลคซีกลุ่ม 3(Population III galaxy) มินิฮาโลเริ่มก่อตัวประชากรดาวกลุ่ม 3 ซึ่งเปล่งรังสีไลมันออกมา ยับยั้งไม่ให้กลดอื่นก่อตัวดาวได้ ต่อมาดาวระเบิดเป็นซุปเปอร์โนวา ส่งโลหะที่ผลิตออกให้กับมินิฮาโลอื่นๆ เกาะกลุ่มกันเย็นตัวลงมีโครงสร้างขนาดใหญ่กลายเป็นกาแลคซีที่ปนเปื้อนด้วยโลหะ ไม่สามารถแผ่รังสีรุนแรง มินิฮาโลที่เหลือจึงก่อตัวดาวกลุ่ม 3 ขึ้นได้ในภายหลัง
กล้องเวบบ์ได้ปรับปรุงความคาดหวังของเราไปเรียบร้อยแล้วโดยการเผยให้เห็นกาแลคซีขนาดใหญ่ที่พัฒนาตัวเป็นโครงสร้างที่มีรายละเอียดได้เร็วตั้งแต่ช่วงต้นในความเป็นมา เร็วกว่าที่แบบจำลองได้ทำนายไว้ จากความเข้าใจก่อนหน้านี้ กาแลคซีที่มีขนาดและความเต็มวัยอย่างนี้ไม่ควรจะปรากฏขึ้นมาเร็วมากหลังจากบิ๊กแบง การค้นพบเหล่านี้จึงบังคับให้นักดาราศาสตร์ต้องกลับมาคิดว่ากาแลคซีก่อตัวและพัฒนาได้เร็วแค่ไหน
แต่แม้จะมีความสามารถอันเป็นเอกอุ กล้องเวบบ์ก็ยังไม่สามารถจำแนกกาแลคซีที่มีโลหะเป็นศูนย์ได้ ในขณะที่มันสำรวจพบกาแลคซีที่ปรากฏขึ้นเพียงช่วงไม่กี่ร้อยล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง แต่ไม่มีแห่งใดเลยที่แสดงการขาดแคลนโลหะอย่างสิ้นเชิงตามที่ทำนายไว้สำหรับระบบประชากรกลุ่ม 3
ออกซิเจนแสดงบทบาทสำคัญในงานสำรวจนี้ ตามที่แบบจำลองเอกภพวิทยาบอกไว้ กาแลคซีแห่งแรกๆ ควรจะมีเพียงไฮโดรเจนและฮีเลียมเท่านั้น โดยไม่พบออกซิเจนหรือธาตุหนักอื่นๆ อยู่เลย นักดาราศาสตร์จึงใช้เส้นเปล่งคลื่น OIII ในการตรวจสอบสเปคตรัมเพื่อศึกษากาแลคซี เนื่องจากมันจะเผยให้เห็นการก่อตัวดาวที่ดำเนินอยู่และมีประสิทธิภาพเป็นพิเศษในการตรวจสอบระบบที่ห่างไกลเรดชิพท์สูง จากความไวของกล้องเวบบ์จะต้องตรวจสอบได้
ภาพแสดงภาพโมเสคของพื้นที่สำรวจรอบกระจุก Abell 2744 ตำแหน่งที่สำรวจพบภาพของ AMORE6 แสดงในสี่เหลี่ยมสีเหลือง
ในกาแลคซีโบราณ การเปล่งคลื่น OIII ที่รุนแรงบ่งชี้ถึงความเป็นโลหะที่ต่ำมากได้ เทียบแล้ว สัญญาณ OIII ที่อ่อนบอกถึงกาแลคซีที่ก่อตัวภายในสภาวะที่ไม่เหมือนกับที่พบในทุกวันนี้ กระทั่งบัดนี้ ก็ยังไม่เคยได้พบตัวอย่างสักแห่งเลย แต่ตอนนี้สถานการณ์เปลี่ยนไปแล้ว งานวิจัยใหม่ที่นำเสนอใน Nature รายงานสิ่งที่อาจเป็นการค้นพบกาแลคซีแห่งหนึ่งที่สอดคล้องกับเงื่อนไขที่จะเป็นกาแลคซีรุ่นโบราณ การศึกษาซึ่งนำโดย Takahiro Morishita นักวิทยาศาสตร์ที่ IPAC คาลเทค
การมีอยู่ของกาแลคซีที่ไม่มีธาตุอย่างออกซิเจนอยู่เลย ก่อตัวขึ้นจากดาวหลังจากการสังเคราะห์ธาตุช่วงบิ๊กแบง เป็นการทำนายหลักจากแบบจำลองเอกภพวิทยา นักวิจัยเขียนไว้ อย่างไรก็ตาม ไม่พบประชากรกาแลคซีกลุ่ม 3 ที่โลหะเป็นศูนย์เลย
Morishita และเพื่อนร่วมงานได้พบกาแลคซีที่สอคดล้องกับคำอธิบายนี้ พวกเขาพบมันที่เรดชิพท์ z 5.725 ซึ่งหมายความว่าแสงของมันเปล่งออกมาเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 900-1000 ล้านปีเท่านั้น ซึ่งมีชื่อว่า AMORE6 และถูกพบผ่านเลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) ภาพของกาแลคซีโบราณแห่งนี้ถูกขยายแสงและทำภาพซ้ำ ทำให้สำรวจมันได้ง่ายขึ้น
เวบบ์พบการเปล่งคลื่นไฮโดรเจนเบต้า(Hβ emissions) ซึ่งเป็นเส้นสำคัญในทางดาราศาสตร์ที่ใช้เพื่อตรวจสอบกาแลคซีในหลายๆ ทาง แต่ตรวจไม่พบออกซิเจน นี่หมายความว่าความเป็นโลหะของมันต่ำมากๆ การขาดหาย (OIII) บ่งชี้ทันทีว่า AMORE6 มีสภาพความเป็นโลหะที่ต่ำมากๆ เกือบเป็นตัวกลางดั้งเดิม ผู้เขียนอธิบายไว้
กราฟซ้ายแสดงการเปล่งคลื่น OIII แบบอ่อนๆ จาก AMORE6 เนื่องจากมันถูกสำรวจผ่านเลนส์ความโน้มถ่วง จึงมีข้อมูลของ AMORE6 A, AMORE6 B, และ AMORE A & B ซ้อน. แกน x แสดงความเป็นโลหะ(metallicity) ทั่วไปที่สุดโดยเปรียบเทียบ O/H เนื่องจากออกซิเจนเป็น “โลหะ” ที่ดาวสร้างได้มากที่สุด(12+ log (O/H)) กราฟยังแสดงกาแลคซีอื่นจากช่วงอายุใกล้กัน แสดงว่า AMORE6 มีองค์ประกอบดั้งเดิมมากกว่าและมีความเป็นโลหะที่ต่ำกว่า
กาแลคซีแห่งนี้ยังมีมวลดาวที่ต่ำและมีขนาดกะทัดรัดอย่างสุดขั้ว คุณสมบัติเหล่านี้สอดคล้องกับการก่อตัวดาวกลุ่มใหญ่ในสภาพแวดล้อมดั้งเดิมหรือเกือบดั้งเดิม ผู้เขียนเขียนไว้ เรื่องก็คือกาแลคซีแห่งนี้ไม่ได้เก่าแก่พอๆ กับกาแลคซีที่ก่อตัวเต็มวัยที่พบก่อนหน้านี้โดยเวบบ์ จึงเป็นเรื่องที่น่างงงันที่พบตัวอย่างจากสภาพแวดล้อมที่ดั้งเดิมความเป็นโลหะต่ำมากๆ และก่อตัวดาวในช่วงเกือบ 1 พันล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง
ยังคงต้องมีการศึกษาเพิ่มเติมเพื่อยืนยันการค้นพบเหล่านี้และเข้าใจพวกมันในรายละเอียดให้มากขึ้น แต่การตรวจจับก็บอกว่าเรากำลังมาถูกทางในการเข้าใจธรรมชาติ การค้นพบตัวอย่างลักษณะนี้ปรากฏในความเป็นมาของเอกภพที่ค่อนข้างล่าช้าเป็นเรื่องที่เซอร์ไพรส์ นักวิจัยเขียนไว้ อย่างไรก็ตาม ไม่ว่าจะพบในยุคใด การจำแนกว่าที่วัตถุที่มีองค์ประกอบดั้งเดิมก็เป็นสิ่งสำคัญในการทดสอบแบบจำลองบิ๊กแบง
แหล่งข่าว scitechdaily.com : JWST may have found the universe’s first pristine galaxy
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
