อลักนันทา: กาแลคซีกังหันที่อยู่ไกลที่สุด
กาแลคซีกังหันที่มีลักษณะคล้ายทางช้างเผือกของเราอย่างมาก ถูกพบในยุคที่นักดาราศาสตร์เชื่อว่า กาแลคซีที่มีรูปลักษณ์ชัดเจนอย่างนี้ยังไม่น่าจะปรากฏอยู่ นักดาราศาสตร์สองคนจากอินเดียได้จำแนกกาแลคซีเต็มวัยแห่งหนึ่งในช่วงเพียง 1.5 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง เป็นการค้นพบที่ท้าทายความเข้าใจของเราว่ากาแลคซีก่อตัวและพัฒนาอย่างไร
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์เป็นกล้องโทรทรรศน์ที่ทรงพลังที่สามารถตรวจสอบแสงสลัวอย่างสุดขั้วจากเอกภพยุคต้น ด้วยการใช้เวบบ์ Rashi Jain และ Yogesh Wadadekar ได้พบกาแลคซีแห่งหนึ่งซึ่งคล้ายกับทางช้างเผือกอย่างมาก แต่ระบบแห่งนี้ถูกพบเมื่อเอกภพมีอายุเพียงหนึ่งในสิบของอายุปัจจุบันเท่านั้น พวกเขาตั้งชื่อมันว่า อลักนันดา(Alaknanda) ตามชื่อแม่น้ำในแถบหิมาลัยซึ่งเป็นต้นน้ำของแม่น้ำคงคา ซึ่งสอดคล้องกับมัณฑาคิณี(Mandakini) ทางช้างเผือกในภาษาฮินดี
การค้นพบจากศูนย์เพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์แห่งชาติของ สถาบันทาทาเพื่อการวิจัยพื้นฐาน(NCRA-TIFR) ในปูเน อินเดีย เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics
ภาพของกาแลคซีกังหันที่เพิ่งพบใหม่ อลักนันทา(Alaknanda- ภาพเล็ก) ตามที่สำรวจพบในช่วงคลื่นสั้นจากเวบบ์ ในภาพยังมองเห็นกาแลคซีสว่างหลายแห่งจากกระจุก Abell 2744 ที่พื้นหน้าด้วย ภาพปก กาแลคซีอลักนันทา
คิดกันว่า กาแลคซีกังหันแบบคลาสสิคที่คล้ายทางช้างเผือก ซึ่งมีแขนกังหันที่ชัดเจนและสมมาตรกัน 2 แขน(เรียกว่า grand-design spiral) ต้องใช้เวลาหลายพันล้านปีเพื่อก่อตัว ภาพเดิมมีอยู่ว่ากาแลคซีในยุคต้นน่าจะมีรูปร่างขยุกขยุยไม่ปกติ(irregular) และไม่เป็นระเบียบ เนื่องจากอยู่ในกระบวนการสร้างสมตัวอย่างวุ่นวาย แทนที่จะอยู่ในสภาพกังหันที่ชัดเจนอย่างที่เราเห็นบ่อยในเอกภพใกล้เคียง
การสร้างกังหันแบบโอ่อ่านี้ต้องการเวลา คือ ก๊าซจะต้องไหลจากอวกาศรอบข้าง(ซึ่งเรียกว่า การสะสมก๊าซ; gas accretion) อย่างคงที่ เข้าสู่ดิสก์ที่กำลังหมุนรอบตัวจากนี้ คลื่นที่เคลื่อนที่ช้า(density waves) อาจจะรบกวนดิสก์จึงสลักเสลาแขนกังหันออกมา และระบบทั้งหมดก็ต้องอยู่ในสภาพไม่ถูกรบกวนโดยการชนที่รุนแรงกับกาแลคซีอื่นๆ ด้วย แต่อลักนันทาได้ท้าทายความคาดหวังเหล่านี้ เมื่อมันมีแขนกังหันที่วาดยาว 2 แห่งห่อรอบพื้นที่ใจกลางกลมสว่าง(ส่วนป่อง; bulge) ที่มีความกว้าง 3 หมื่นปีแสง
ที่น่าประทับใจยิ่งกว่าก็คือ มันกำลังผลิตดาวฤกษ์ใหม่ๆ มวลรวมอยู่ที่ราว 60 เท่ามวลดวงอาทิตย์ อัตรานี้สูงเป็น 20 เท่าของทางช้างเผือกในปัจจุบัน มีดาวในอลักนันทาครึ่งหนึ่งที่ดูเหมือนจะก่อตัวเมื่อเพียง 2 ร้อยล้านปีก่อนเท่านั้น Rashi Jain ผู้เขียนนำการศึกษา อธิบายว่า อลักนันทามีความเต็มวัยในเชิงโครงสร้างซึ่งเราสามารถเกี่ยวโยงกับกาแลคซีที่มีอายุมากกว่านั้นหลายพันล้านปีได้
ซ้าย ภาพอลักนันทาในฟิลเตอร์อุลตราไวโอเลตใกล้ พื้นที่ก่อตัวดาวในแขนกังหันก่อตัวเป็นรูปแบบคล้ายลูกปัดบนสายสร้อย ซึ่งเป็นคุณลักษณะของการเปล่งยูวีจากดาวมวลสูงในพื้นที่ที่กำลังก่อตัวดาวฤกษ์ ขวา อลักนันทาตามที่มองเห็นผ่านฟิลเตอร์ช่วงตาเห็นได้ แขนกังหันปรากฏไม่ชัด มองเห็นดิสก์ได้ชัดเจน
การได้พบดิสก์กังหันที่เรียงตัวเป็นระเบียบในช่วงเวลานี้บอกเราว่ากระบวนการทางกายภาพที่ผลักดันการก่อตัวกาแลคซี คือ การสะสมก๊าซ, การก่อตัวดิสก์ และอาจจะรวมถึงการพัฒนาของคลื่นความหนาแน่นในแขนกังหัน สามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าที่แบบจำลองปัจจุบันได้ทำนายไว้ มันกำลังบังคับเราให้ต้องกลับมาคิดกรอบทางทฤษฎีที่มี
อลักนันทาอยู่ในทิศทางของกระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่ที่เรียกว่า Abell 2744 หรือกระจุกของแพนโดรา(Pandora’s cluster) แรงโน้มถ่วงมหาศาลของกระจุกแห่งนี้บิดเบนและขยายแสงจากวัตถุที่ห่างไกลที่พื้นหลัง คล้ายกับเป็นแว่นขยาย ในปรากฏการณ์ที่เรียกว่า เลนส์ความโน้มถ่วง(gravitational lensing) ทำให้อลักนันทาสว่างขึ้นสองเท่า ช่วยให้เวบบ์ได้จับโครงสร้างกังหันในรายละเอียดที่น่าทึ่งได้
Jain และ Wadadekar วิเคราะห์ภาพกาแลคซีนี้จากเวบบ์ ที่ถ่ายผ่านฟิลเตอร์มากถึง 21 ชนิด ซึ่งฟิลเตอร์แต่ละชนิดก็เผยให้เห็นแสงส่วนที่แตกต่างกันไป คลังข้อมูลซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการสำรวจ UNCOVER และ MegaScience ของเวบบ์ ช่วยให้ได้ประเมินระยะทางของกาแลคซี, องค์ประกอบฝุ่น, มวลดาวที่กาแลคซีมี และการก่อตัวดาวได้อย่างแม่นยำจนไม่ปกติ
การค้นพบนี้ยังได้เพิ่มหลักฐานจากเวบบ์ว่าเอกภพยุคต้นนั้นเต็มวัยเร็วกว่าที่นักดาราศาสตร์คาดไว้ เมื่อได้พบกาแลคซีดิสก์หลายแห่งจากระยะทางไกลใกล้เคียงกันนั้น แต่ อลักนันทามีจุดเด่นที่เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดของกังหันแกรนด์ดีไซน์ตามตำราตั้งแต่ยุคต้นๆ ในความเป็นมาของเอกภพ
อลักนันทาเผยให้เห็นว่าเอกภพยุคต้นสามารถสร้างสรรค์กาแลคซีที่เร็วกว่าที่เราคาดไว้อย่างมาก Wadadekar ผู้เขียนร่วม กล่าว บางที กาแลคซีแห่งนี้อาจจะสั่งสมมวลได้ถึงหลายหมื่นล้านเท่าดวงอาทิตย์ และจัดระเบียบตัวมันเองกลายเป็นดิสก์กังหันที่สวยงามในเวลาเพียงไม่กี่ร้อยล้านปีเท่านั้น ซึ่งเร็วอย่างมากตามมาตรฐานเอกภพ และมันก็ท้าทายนักดาราศาสตร์ให้ต้องมาคิดว่ากาแลคซีก่อตัวได้อย่างไร
ขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์โต้เถียงกันว่าแขนกังหันของอลักนันดาเกิดขึ้นได้อย่างไร ความเป็นไปได้หนึ่งก็คือกาแลคซีเจริญขึ้นอย่างสม่ำเสมอโดยดึงกระแสธารก๊าซเย็นเข้ามา ช่วยให้คลื่นความหนาแน่นสลักเสลาแขนกังหันขึ้นมาได้ง่าย อีกความเป็นไปได้ก็คือ การผ่านเข้าใกล้กับกาแลคซีบริวารขนาดเล็กกว่าซึ่งกระตุ้นการสร้างแขนกังหัน แม้ว่ากังหันที่เหนี่ยวนำโดยแรงโน้มถ่วงเหล่านั้นจะหายไปอย่างรวดเร็ว
การสำรวจในอนาคตด้วยเครื่องมือตรวจสอบสเปคตรัมของเวบบ์เอง หรือ ALMA(Atacama Large Millimeter/
submillimeter Array) ในชิลีก็น่าจะตรวจสอบว่ากาแลคซีกำลังหมุนไปเร็วแค่ไหน และดิสก์ของมันกำลังหมุนอย่างเป็นระเบียบหรือไม่ หรือมีความปั่นป่วน ซึ่งจะช่วยแยกแยะระหว่างความเป็นไปได้ทั้งสองแบบ
การค้นพบนี้เป็นยิ่งกว่าภาพที่สวยงามจากอดีต มันบังคับให้นักดาราศาสตร์ต้องกลับมาคิดถึงไทม์ไลน์ว่าดาว, กาแลคซี และสุดท้ายก็ดาวเคราะห์อย่างโลก เป็นมาได้อย่างไร ถ้ากาแลคซีโดเต็มวัยได้เร็วอย่างนี้ เอกภพยุคต้นก็จะเป็นที่ที่เปี่ยมด้วยพลวัตและชีวิตชีวามากกว่าที่เราเคยจินตนาการ และสภาวะเพื่อการก่อตัวพิภพที่คล้ายโลก ก็อาจจะเกิดขึ้นได้เร็วตั้งแต่ช่วงต้นๆ มากกว่าที่ใครเคยคิดไว้
เมื่อกล้องเวบบ์ยังคงเจาะลึกสู่กาลอวกาศลึกขึ้นเรื่อยๆ ก็แน่ใจได้ว่าจะยิ่งมีกาแลคซีอย่างอลักนันทาโผล่ออกมา ซึ่งกาแลคซีแต่ละแห่งก็จะมีเงื่อนงำใหม่สู่การพัฒนาตัวอย่างรวดเร็วจนน่าตกใจในช่วงต้นของเอกภพ เอกภพยุคต้นนั้นมีความสามารถในการสร้างโครงสร้างที่ซับซ้อนและเสถียรได้มากกว่าที่เคยเชื่อกัน และอลักนันทาก็เป็นหลักฐานที่ชัดเจนเมื่อเป็นกาแลคซีกังหันแกรนด์ดีไซน์ที่มีดิสก์ชัดเจนที่ไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา
แหล่งข่าว phys.org – Alaknanda: JWST discovers massive grand-design spiral galaxy from the universe’s infancy
iflscience.com – JWST discovers a Milky Way-like spiral galaxy where it shouldn’t exist
astronomy.com – researchers discover a grand-design spiral that shouldn’t exist
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
