กาแลคซีที่ปราศจากโลหะ
รายงานฉบับใหม่ที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters โดย Sijia Cai นักศึกษาปริญญาเอกที่แผนกดาราศาสตร์ มหาวิทยาลัยชิงฮวา และเพื่อนร่วมงานเองก็ได้พบกาแลคซีแห่งหนึ่งที่ก่อตัวขึ้นเมื่อราว 1.1 หมื่นล้านปีก่อนซึ่งดูเหมือนจะ “ปราศจากโลหะ” บ่งชี้ว่ามันน่าจะมีประชากรดาวกลุ่ม 3 อยู่
ประชากรดาวฤกษ์กลุ่ม 3(Population III stars) เป็นดาวฤกษ์รุ่นแรกสุดที่ก่อตัวขึ้นในเอกภพยุคแรกสุด ที่สำคัญคือ องค์ประกอบเคมีของพวกมันเป็นแบบดั้งเดิมโดยไม่มีโลหะ(metal) ซึ่งในทางดาราศาสตร์หมายถึงธาตุอื่นๆ ที่หนักกว่าไฮโดรเจนและฮีเลียม ธาตุหนักกว่าเหล่านั้นจะก่อตัวขึ้นได้จากเตาหลอมภายในดาวฤกษ์เองหรือในซุปเปอร์โนวาจากดาวเหล่านั้น
ภาพอินโฟกราฟฟิคแสดงประชากรดาวกลุ่ม1, 2 และ 3 image credit: Muhamad Zhafran Irawan/Dreamstime.com ภาพปก ภาพจากศิลปินภาพจากศิลปินแสดงประชากรดาวกลุ่ม 3(Population III Star)
โดยปกติแล้ว จะสำรวจหาว่าที่ดาวกลุ่ม 3 ในยุคแห่งการรีไอออนไนซ์หรือราว 1 พันล้านปีแรกหลังจากบิ๊กแบง แต่การได้พบกาแลคซีที่ปรากฏอยู่ในอีก 2 พันล้านปีหลังจากยุครีไอออนไนซ์ จึงเป็นเรื่องที่สร้างความประหลาดใจ แต่ด้วยการใช้ข้อมูลที่รวบรวมได้จากกล้องเวบบ์, กล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) และกล้องโทรทรรศน์ซูบารุ ผู้เขียนได้จำแนกกาแลคซีที่พวกเขาเรียกว่า MPG-CR3 (หรือเรียกสั้นๆ ว่า CR3)
สัญญาณสเปคตรัมของกาแลคซีนี้มีความเป็นอัตลักษณ์ในบรรดากาแลคซีทั้งหมดที่พบในช่วงเวลาเดียวกัน มันแสดงเส้นเปล่งคลื่นจากไฮโดรเจนและฮีเลียมอย่างชัดเจนมาก แต่ที่สำคัญคือ แทบจะไม่มีสเปคตรัมของโลหะอย่างออกซิเจนอยู่เลย ในความเป็นจริง ความเป็นโลหะ(metallicity) ของดาวในกาแลคซีแห่งนี้ทำให้มันมีความเป็นโลหะเพียง 0.7% ของที่พบในดวงอาทิตย์ของเรา
เส้นลำดับเวลา(timeline) ความเป็นมาของเอกภพ
ที่น่าสนใจยิ่งกว่าก็คือ กาแลคซีดูจะมีอายุเพียง 2 ล้านปีเท่านั้น ซึ่งจัดว่ามีอายุค่อนข้างน้อย เรามองเห็นมันในอายุที่น้อยอย่างนี้แม้ว่ามันจะก่อตัวขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อน ก็เพราะการขยายตัวของกาลอวกาศ CR3 ยังดูเหมือนจะค่อนข้างปลอดฝุ่นด้วย และมีดาวที่ค่อนข้างเล็ก โดยเฉพาะสำหรับกาแลคซีที่โบราณอย่างนี้ กาแลคซีเกือบทั้งหมดในช่วงเวลา 3 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบงซึ่งเป็นช่วงที่เอกภพมีการก่อตัวดาวด้วยอัตราสูงที่สุดเรียกว่า cosmic noon จะมีดาวที่มีมวลสูงมากๆ
แต่ก็ยังมีรายละเอียดที่สำคัญที่ขาดหายไปจากข้อมูล CR3 ซึ่งเป็นส่วนที่สำคัญในการตรวจจับประชากรดาวกลุ่ม 3 ใดๆ ก็คือ เส้นเปล่งคลื่นจากฮีเลียม 2(Helium II, He II emission line) ในขณะที่เส้นที่สำคัญยิ่งนี้มองไม่เห็นในข้อมูลสเปคตรัมจาก VLT ซึ่งควรจะพบ ผู้เขียนให้คำอธิบายไว้สองทาง คือ หนึ่ง อาจมีเส้นเปล่งคลื่น OH ที่รุนแรงจากแหล่งอื่นในพื้นที่นี้ในข้อมูล ซึ่งจะลบล้างสัญญาณ He II หรืออีกอย่างคือ สัญญาณ He II ไม่ออกมาเมื่อความแรงลดลงอย่างมากในเวลาไม่กี่ล้านปีหลังจากดาวก่อตัว
ดังนั้น จึงยังมีคำถามเหลืออยู่ว่าถ้าคาดหมายว่าดาวรุ่นแรกสุดก่อตัวขึ้นก่อนหน้านั้นหลายพันล้านปี แต่กาแลคซีพิเศษแห่งนี้รอดจากการปนเปื้อนโลหะจากดาวที่ก่อตัวก่อนหน้า และยังคงรักษาความดั้งเดิมได้อย่างไร ผู้เขียนเชื่อว่าต้องเกี่ยวข้องกับตำแหน่งของมัน CR3 นั้นอยู่ในอวกาศที่ว่าง ในทางเทคนิค เรียกว่าเป็นพื้นที่ที่มีความหนาแน่นต่ำกว่าปกติ(underdense region)
นักดาราศาสตร์พบดาวฤกษ์รุ่นแรกสุดหลายพันล้านปีหลังจากที่พวกมันควรจะตายไปแล้ว ข้อมูลสเปคตรัมจากกาแลคซี CR3
ในช่วงเวลาที่เมฆก๊าซที่สร้าง CR3 ก่อตัวขึ้นและเริ่มก่อตัวดาวฤกษ์ ไม่มีโลหะจากสภาพแวดล้อมมาถึงมัน CR3 จึงเป็นระบบปิด ห่างไกลจากเพื่อนบ้าน และความโดดเดี่ยวของมันก็ช่วยมันให้ก่อตัวดาวรุ่นแรกของมันเองได้ แยกต่างหากจากสิ่งที่เกิดขึ้นในเอกภพส่วนที่เหลือในช่วงเวลาดังกล่าว
ในอนาคต ยังคงต้องการข้อมูลเพื่อยืนยันว่านี่เป็นกาแลคซีประชากรดาวกลุ่ม 3 แห่งแรกที่เคยพบจริง แต่ถ้ายืนยันได้จริง ก็น่าจะเป็นห้องทดลองสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่ได้มีกาแลคซีที่ยังคงเต็มไปด้วยดาวที่น่าสนใจเหล่านี้อยู่ใกล้กว่าที่เคยคาดว่าจะพบเล็กน้อย ซึ่งน่าจะทำให้ศึกษาพวกมันได้ง่ายกว่า ถ้างานวิจัยต่อๆ ไปสามารถยืนยันเส้น He II ได้หรือให้คำอธิบายที่ชัดเจนว่าเพราะเหตุใดจึงไม่พบ นักเอกภพวิทยาก็น่าจะใช้เวลาทุ่มเทกับกาแลคซีอายุน้อยแต่เก่าแก่แห่งนี้
แหล่งข่าว phys.org : astronomers spot “first stars” billions of years after they were supposed to die
sciencealert.com : strange “metal-free” galaxy may hide the universe’s first stars
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
