ว่าที่ประชากรดาวรุ่นบุกเบิกเอกภพ
เป็นเวลาหลายปีที่นักดาราศาสตร์ได้ตามล่าหาดาวฤกษ์รุ่นแรกสุด ซึ่งเป็นซากดั้งเดิมจากเอกภพในยุคต้น และขณะนี้พวกเขาก็อาจจะได้พบมันแล้ว
Ari Visbal จากมหาวิทยาลัยโตเลโด โอไฮโอ และเพื่อนร่วมงานเชื่อว่าพวกเขาได้พบสิ่งที่เรียกว่า ประชากรดาวกลุ่ม 3(Population III star) หลังจากทำการวิเคราะห์การสำรวจก่อนหน้านี้โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ที่ทำกับกาแลคซีที่ห่างไกลแห่งหนึ่งซึ่งเรียกว่า LAP(Lensed and Pristine) 1-B แสงจาก
กาแลคซีนี้ใช้เวลาเดินทางมากว่า 1.3 หมื่นล้านปีเพื่อมาถึงกล้องเวบบ์ ซึ่งหมายความว่าเราได้เห็น LAP1-B อย่างที่มันเป็นเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 8 ร้อยล้านปีหลังจากบิ๊กแบงเท่านั้น
Visbal กล่าวว่า เพื่อค้นหาประชากรดาวกลุ่ม 3 เราต้องการความไวจากกล้องเวบบ์ และเรายังต้องการกำลังขยายระดับร้อยเท่าจากเลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) ของกระจุกกาแลคซีแห่งหนึ่งที่อยู่ระหว่างเรากับ LAP1-B ด้วย กาแลคซีแห่งนี้อยู่ห่างไกลอย่างมากจนมันแค่ปรากฏให้แค่เห็นแม้แต่ในสายตาอินฟราเรดที่ไวมากของเวบบ์ ต้องขอบคุณปรากฏการณ์ประหลาดในธรรมชาติที่ทำนายไว้โดยอัลเบิร์ต ไอน์สไตน์เป็นคนแรกในปี 1915 จากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป
ภาพรวมประกอบจากกล้องฮับเบิลและเวบบ์ อแสดงเลนส์ความโน้มถ่วงรอบกระจุกกาแลคซี MACS J0416.1-2403 การบิดและขยายแสงทำให้ได้สำรวจวัตถุที่ห่างไกลมากๆ ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงประชากรดาวกลุ่ม 3)Population III star)
เลนส์ความโน้มถ่วงอธิบายการขยายแสงจากวัตถุที่ห่างไกลจากห้วงกาลอวกาศที่บิดโค้งไปโดยวัตถุมวลสูงที่คั่นกลาง เลนส์ที่ขยายแสงจาก LAP1-B เป็นกระจุก
กาแลคซีขนาดใหญ่ MACS J0416.1-2403 (MACS0416) ที่คั่นอยู่ระหว่างโลกกับ LAP1-B ที่ระยะทางราว 4.3 พันล้านปีแสง
กล้องเวบบ์พบกาแลคซี LAP1-B เมื่อเอกภพอยู่ในช่วงวัยที่เรียกว่า ยุคแห่งการ
รีไอออนไนซ์(epoch of reionization) เมื่อแสงอุลตราไวโอเลตจากดาวฤกษ์และกาแลคซีแห่งแรกๆ สุดได้เปลี่ยนไฮโดรเจนที่เป็นกลาง ให้กลายเป็นก๊าซมีประจุ(ionized) ร้อนจัดที่เรียกว่าพลาสมา ด้วยเหตุนี้ จึงกลายเป็นการจบยุคมืดของเอกภพ(cosmic dark ages)
คิดกันว่าประชากรดาวกลุ่ม 3 ก่อตัวขึ้นก่อนหน้ายุคดังกล่าว ตั้งแต่ช่วงต้นราว 200 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ประชากรกลุ่ม 3 ประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมล้วนๆ โดยมีลิเธียมอยู่น้อยนิด ซึ่งทั้งหมดเป็นองค์ประกอบที่เหลืออยู่หลังจากบิ๊กแบง ประชากรดาวกลุ่ม 3 พบได้ยากยิ่งเนื่องจากพวกมันตายไปนานมากแล้ว แม้กระนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็ยังหวังว่าจะตรวจจับแสงสลัวจากวัตถุโบราณเหล่านี้ได้
ว่าที่ดาวกลุ่ม 3 ก่อนหน้านี้ถูกกำจัดทิ้งไปเนื่องจากพวกมันไม่ได้เป็นไปตามการทำนายหลักทางเอกภพวิทยา 3 ข้อเกี่ยวกับการก่อตัวและคุณสมบัติ นั่นคือ พวกมันก่อตัวขึ้นในก้อนสสารมืด(ฮาโล) ขนาดเล็ก, มีขนาดใหญ่โตมหึมา และจึงก่อตัวเป็น
กลุ่มขนาดเล็ก Visbal กล่าวว่า แบบจำลองเสมือนจริงบ่งชี้ว่าเนื่องจากก๊าซดั้งเดิมนั้นเย็นตัวอย่างมีประสิทธิภาพต่ำกว่าก๊าซที่มีธาตุหนักกว่าอย่าง คาร์บอนและออกซิเจน เจือปนอยู่ แต่ก็ทำให้โอกาสที่กลุ่มก๊าซแตกตัวเป็นชิ้น(fragmentation) มีน้อยกว่าในระหว่างที่ดาวก่อตัว
เปรียบเทียบขนาดของดาวฤกษ์ที่เรารู้จัก กับดาวฤกษ์รุ่นแรกสุดในเอกภพ
ในรายงานใหม่ที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters ทีมเชื่อว่าการค้นพบของพวกเขาเป็นไปตามการทำนายทั้งสามประการ ประการแรก ระบบของดาวกลุ่ม 3 ก่อตัวในสภาพแวดล้อมที่กำจัดที่นักวิทยาศาสตร์ทำนายไว้ ซึ่งเรียกว่า ก้อนสสารมืดซึ่งมีมวลรวม 50 ล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์
อีกเหตุผลก็คือ ดาวนี้มีขนาดใหญ่ ตั้งแต่ 10 ถึง 1000 เท่ามวลดวงอาทิตย์ ดาวมหึมาเหล่านี้เกาะกลุ่มกัน แต่ก็เป็นเพียงกลุ่มเล็กๆ ที่มีมวลรวมไม่กี่พันเท่าดวงอาทิตย์เท่านั้น ซึ่งยืนยันการทำนายประการที่สาม LAP1-B เป็นว่าที่ประชากรดาวกลุ่ม 3 ที่สอดคล้องกับการทำนายหลักทั้งสามประการจากทฤษฎีสำหรับแหล่งสร้างประชากรดาวกลุ่ม 3 นี้ นักวิจัยเขียนไว้ในรายงาน
หลักฐานต่อไปยังมาจากก๊าซที่อยู่ล้อมรอบ LAP1-B ซึ่งได้แสดงสัญญาณสเปคตรัมที่ชัดเจนและประกอบด้วยโลหะ(metal; ธาตุอื่นที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียม) เพียงน้อยนิด นี่สอดคล้องกับลำดับเหตุการณ์เมื่อระบบยังมีอายุน้อยมากจนดาวมวลสูงสุดดวงแรกๆ บางส่วนเพิ่งตายไปในการระเบิดซุปเปอร์โนวา และส่งโลหะอย่างออกซิเจนมาปนเปื้อนก๊าซที่มีธาตุเบื้องต้นเหล่านั้น
หรืออีกทางหนึ่ง ถ้าดาวใน LAP1-B กำลังหมุนรอบตัวอย่างรวดเร็ว ออกซิเจนบางส่วนที่พวกมันสร้างขึ้นภายในก็อาจจะโผล่ออกมาได้ แค่มีดาว 7 ดวงที่มีมวล 30 เท่าดวงอาทิตย์ หรือดาว 3 ดวงที่มีมวล 150 เท่าดวงอาทิตย์ ก็น่าจะเพียงพอที่จะสร้างออกซิเจนอย่างที่ตรวจพบ ถ้าเป็นเช่นนั้น LAP1-B ก็น่าจะมีสภาพดั้งเดิมโดยสิ้นเชิง โดยมีแต่ดาวรุ่นแรกสุดเท่านั้น
ในขณะที่งานวิจัยนี้น่าตื่นเต้นอย่างไม่ต้องสงสัย แต่ก็ยังไม่ได้ยืนยันอย่างชัดเจนถึงการค้นพบประชากรดาวกลุ่ม 3 จริง ยังคงมีความไม่แน่นอนบางอย่าง เช่นว่า มีวัสดุสารที่ซุปเปอร์โนวาเหตุการณ์แรกๆ สุดผลักออกมามากแค่ไหน และแบบจำลองคอมพิวเตอร์ปัจจุบันจะทราบสภาพทางฟิสิกส์ของเอกภพยุคต้นได้หรือไม่
แต่ในขณะที่เรายังคงรอคอยการยืนยัน การศึกษาใหม่นี้ก็ได้ให้โรดแมพสู่การค้นพบวัตถุที่ห่างไกลอื่นๆ เช่น การรวมพลังของกล้องเวบบ์กับเทคนิคอย่างเลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) ความพยายามเช่นนี้ได้ช่วยในการตรวจจับ LAP1-B ซึ่งหมายความว่าการค้นพบนี้อาจจะเป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น LAP1-B อาจจะเป็นเพียงตัวอย่างหนึ่งของยอดภูเขาน้ำแข็งในแง่ของการศึกษาประชากรดาวกลุ่ม 3 ด้วยเลนส์ความโน้มถ่วงรอบกระจุกกาแลคซี ทีมเขียนไว้
แหล่งข่าว phys.org : astronomers may have found the first stars that formed after the Big Bang
space.com : the James Webb Space Telescope may have finally found the 1st stars in the universe
iflscience.com : the long quest to find the universe’s original stars might be over
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
