เควซาร์จากเอกภพยุคต้นกลุ่มใหม่
เควซาร์เป็นหนี่งในวัตถุกลุ่มที่สว่างที่สุดในเอกภพ โชติช่วงด้วยพลังจากหลุมดำมวลมหาศาลที่กลืนกินวัสดุสารปริมาณมาก กระบวนการนี้ได้เปล่งพลังงานจำนวนมหาศาลออกมา บางส่วนก็สว่างเจิดจ้าจนแกนกลางสว่างกลบกาแลคซีต้นสังกัดของพวกมันไป ซึ่งเป็นสถานะช่วงสั้นๆ ที่รุนแรงในชีวิตกาแลคซี ระบบทั้งหมดอาจจะปรากฏเป็นจุดแสงจึงได้ชื่อว่าวัตถุเหมือนดาว(quasi-stellar; quasars) ช่วยให้นักดาราศาสตร์มองเห็นพวกมันได้แม้ข้ามห้วง 13 พันล้านปีแสง
ขณะนี้ ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้พบเควซาร์ที่เก่าแก่ที่สุด 31 แห่ง ซึ่งรวมถึงสองแห่งที่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา วัตถุพิเศษเหล่านี้สาดแสงแรงกล้าราว 1 ล้านล้านดวงอาทิตย์แล้วตั้งแต่เมื่อเอกภพมีอายุเพียง 670 ล้านปีเท่านั้น การค้นพบเผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics ได้ให้หนึ่งในภาพที่ชัดเจนที่สุดของบทแรกของเอกภพ และสร้างคำถามใหม่ๆ ว่าหลุมดำขนาดยักษ์ก่อตัวได้รวดเร็วมากหลังจากบิ๊กแบงได้อย่างไร
วัตถุเหล่านี้เป็นเงื่อนงำที่ดีที่สุดสู่การเข้าใจว่าหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) ก่อตัวอย่างไร Joseph Hennawi ผู้เขียนร่วม ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่ยูซี ซานตาบาร์บารา และมหาวิทยาลัยไลเดน กล่าว อสุรกายเหล่านี้ซึ่งมีมวลถึงพันล้านเท่าดวงอาทิตย์ ปรากฏอยู่เรียบร้อยแล้วตั้งแต่เมื่อเอกภพยังเยาว์วัย เรายังไม่มีคำอธิบายดีๆ ว่าพวกมันเจริญใหญ่โตมากและเร็วมากได้อย่างไร
ภาพจากศิลปินแสดงเควซาร์ ซึ่งเป็นสถานะสั้นๆ ในชีวิตของกาแลคซีสว่างขนาดใหญ่ เมื่อมีวัสดุสารจำนวนมากไหลวนเข้าสู่หลุมดำมวลมหาศาลในใจกลาง เปล่งแสงทรงพลังจำนวนมากออกมา
นักดาราศาสตร์ใช้เวลาหลายทศวรรษเพื่อสำรวจหาเควซาร์แห่งแรกๆ สุดเนื่องจากพวกมันจะแง้มมุมที่พบได้ยากสู่ช่วงอรุณรุ่งของกาแลคซีและการกำเนิดหลุมดำมวลมหาศาล แต่การค้นหาพวกมันก็เป็นเรื่องที่ยากอย่างไม่น่าเชื่อ ยิ่ง
เควซาร์ที่ปรากฏอยู่ไม่ถึงช่วง 770 ล้านปีหลังบิ๊กแบงก็หาได้ยากมากๆ เนื่องจากมี
กาแลคซีเพียงจำนวนน้อยที่เจริญมากพอที่จะสร้างเควซาร์ขึ้นได้ และแม้ว่าพวกมันจะปรากฏแล้ว แต่แสงสลัวก็อาจถูกเข้าใจผิดกับดาวที่อยู่ใกล้โลกมากกว่า
เอกภพเองยังเพิ่มความท้าทายมากขึ้น เมื่ออวกาศขยายตัว แสงจากวัตถุเก่าแก่เหล่านี้ก็ถูกยืดจากช่วงอุลตราไวโอเลตไปสู่ช่วงอินฟราเรดใกล้ เป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า เรดชิพท์(redshift) โชคไม่ดีที่ช่วงความยาวคลื่นนี้ซ้อนทับกับการเรืองอินฟราเรดในธรรมชาติจากชั้นบรรยากาศโลก ทำให้ตรวจจับเควซาร์สลัวได้ยากสุดขั้วจากการสำรวจภาคพื้นดิน
นักดาราศาสตร์ใช้เรดชิพท์เพื่อประเมินทั้งวัตถุอยู่ไกลแค่ไหนและมันปรากฏตั้งแต่ต้นๆ ของความเป็นมาของเอกภพแค่ไหน Hennawi กล่าวว่า เรดชิพท์ 7 นำเราไปสู่เมื่อเอกภพมีอายุเพียง 750 ล้านปี ไม่ถึง 5% ของอายุปัจจุบันของมัน
สองสิ่งนี้ทำให้การค้นหาเควซาร์ที่ระยะทางไกลเหล่านี้เป็นเรื่องที่ยากอย่างไม่น่าเชื่อ Daming Yang ผู้เขียนนำ นักศึกษาปริญญาเอกในกลุ่ม Hennawi ที่มหาวิทยาลัยไลเดน กล่าว สำหรับเควซาร์ที่ห่างไกลสักแห่งก็แทบไม่ผิดเพี้ยนกับดาวนับพันดวงในทางช้างเผือกและกาแลคซีใกล้ๆ ในภาพจากการสำรวจ และเนื่องจากแสงของพวกมันยืดไปทางอินฟราเรด เราจึงต้องการการสำรวจที่ทั้งกว้างมากพอที่จะจับวัตถุที่หาได้ยากเหล่านี้และลึกพอที่จะตรวจจับแสงสลัวของพวกมันได้ ซึ่งแทบเป็นไปไม่ได้เมื่อทำจากภาคพื้นดิน
องค์กรอวกาศยุโรป(ESA) ได้ส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศยูคลิด(Euclid) ออกในปี 2023 เพื่อศึกษาช่วงเวลาที่แทบไม่เป็นที่รู้จักในความเป็นมาของเอกภพ ยูคลิดเป็นนักล่าในเอกภพส่วนมืด เนื่องจากเป้าหมายหลักอย่างหนึ่งก็คือรวบรวมเงื่อนงำเกี่ยวกับสสารมืด(dark matter) และพลังงานมืด(dark energy) สามารถตรวจจับวัตถุที่สลัวข้ามท้องฟ้าอันกว้างใหญ่
เควซาร์เก่าแก่ 15 จาก 31 แห่งที่พบใหม่โดยยูคลิด โดยมีสองแห่งที่ยึดครองสถิติห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา แต่ละภาพมีเควซาร์อยู่ที่กลางภาพ ซึ่งก็ดูเหมือนเป็นจุดขนาดเล็กซึ่งอธิบายว่าเพราะเหตุใดจึงจำแนกพวกมันได้ยากมากๆ
ด้วยการใช้ข้อมูลจากการสำรวจพื้นที่กว้างของยูคลิด นักวิจัยได้พบเควซาร์โบราณ 31 แห่งที่ย้อนกลับไปได้เมื่อเอกภพมีอายุเพียง 5% ของอายุปัจจุบัน เมื่อการสำรวจเสร็จสิ้น มันจะทำแผนที่กว้างกว่าหนึ่งในสามของท้องฟ้าทั้งหมด
ก่อนการส่งยูคลิด นักดาราศาสตร์จำแนกเควซาร์ยุคต้นที่สว่างอย่างมากได้เพียงจำนวนหนึ่งเท่านั้น ซึ่งทำให้ยากที่จะเข้าใจว่าประชากรวัตถุเก่าแก่เหล่านี้โดยรวมมีสภาพอย่างไรกันบ้าง ยูคลิดเป็นตัวเปลี่ยนเกมอย่างแท้จริง Daming Yan กล่าว ก่อนนี้ เราเพิ่งพบเควซาร์โบราณที่สว่างที่สุดเพียงหยิบมือ แต่ยูคลิดช่วยให้เราสำรวจได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าทั่วผืนฟ้าขนาดใหญ่เพื่อจับแสงที่สลัวกว่า มันเป็นเครื่องมืออันเป็นอัตลักษณ์ในการล่าเควซาร์
ในเควซาร์ใหม่หลายแห่งสลัวในแสงยูวี(ที่ยืดไปเป็นอินฟราเรด) กว่าเควซาร์ที่พบก่อนหน้าในเรดชิพท์ใกล้เคียงกันราว 1 ถึง 2 อันดับความสว่าง(magnitude) กลุ่มใหม่ที่พบ 31 แห่ง มี 14 แห่งที่เรดชิพท์อย่างน้อย 7 หรือสูงกว่านั้น ที่เก่าแก่ที่สุดสองแห่ง EUCL J172902.75+641018.1 และ EUCL J125308.55+705432.3 มีเรดชิพท์ 7.77 และ 7.69 ตามลำดับ
ทำให้พวกมันเป็นเควซาร์ไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา แสงของพวกมันใช้เวลาเดินทางเกิน 1.3 หมื่นล้านปี จากเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 670 ล้านปีเท่านั้น พวกมันยังไกลที่สุดแซงผู้ยึดครองสถิติก่อนหน้านี้ที่ทีม Hennawi พบในปี 2021 แต่สถิติก็เป็นเพียงส่วนหนึ่งของเรื่องราว
กราฟฟิคแสดงตำแหน่งของเควซาร์ที่เพิ่งพบใหม่ 31 แห่ง(จุดสีเหลือง) โดยยูคลิด
จากกลุ่มตัวอย่างใหม่ นักวิจัยได้ตรวจสอบเควซาร์ที่เก่าแก่ที่สุดเป็นอันดับสองเรียบร้อยแล้ว การสำรวจติดตามผลในช่วงเสี้ยวมิลลิเมตรพบว่ามันอยู่ในกาแลคซีที่อุดมด้วยก๊าซและฝุ่นแห่งหนึ่ง ที่กำลังมีการก่อตัวดาวอย่างคึกคัก ให้แง่มุมที่หาได้ยากว่าบ้านพักของหลุมดำมวลมหาศาลยุคแรกๆ สุดน่าจะมีสภาพอย่างไร
เควซาร์เหล่านี้มาจากยุคแห่งการรีไอออนไนซ์(epoch of reionization) ซึ่งเป็นยุคสำคัญเมื่อกาแลคซีและดาวฤกษ์ดวงแรกๆ ได้เปลี่ยนเอกภพโดยทำให้ไฮโดรเจนที่เย็นและเป็นกลางซึ่งทึบแสง กลายเป็นไอออน(ionized) และร้อน ช่วงเวลานี้ได้สร้างเอกภพอย่างที่เราได้เห็นทุกวันนี้
ทุกๆ ก้าวที่ย้อนเวลากลับไปก็ทำให้ปริศนาซับซ้อนมากขึ้นว่า เอกภพสร้างหลุมดำมวลมหาศาลได้เร็วมากอย่างนี้ได้อย่างไร Hennawi กล่าว เรากำลังได้พบหลุมดำที่มีมวลหลายร้อยล้านดวงอาทิตย์ ในเวลาเมื่อเอกภพยังเพิ่งทารกเท่านั้น ก้าวต่อไปของทีมก็คือการค้นหาเควซาร์ที่มีเรดชิพท์เกิน 8 ซึ่งจะเป็นวัตถุที่ก่อตัวภายในช่วง 630 ล้านปีแรกของเอกภพ หรือกระทั่งเรดชิพท์ 9
การค้นพบยังเป็นเพียงการเริ่มต้น โครงการสำรวจด้วยเวบบ์ซึ่งได้รับการอนุมัติแล้ว จะตรวจสอบมวลของหลุมดำเหล่านี้, ศึกษาก๊าซรอบๆ และใช้แสงของพวกมันเพื่อตามรอยว่ากระบวนการรีไอออนไนซ์เริ่มต้นอย่างไร ในขณะที่ ALMA(Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) จะตรวจสอบฝุ่น, ก๊าซและการก่อตัวดาวภายในกาแลคซีต้นสังกัดของพวกมัน รายงานยังบอกว่าการศึกษายังไม่เสร็จสิ้นโดยเฉพาะในซีกฟ้าใต้
timeline of Universe image credit: nature.com
ในภาพใหญ่ขึ้นก็คือเพื่อปะติดปะต่อทั้งหมดเข้าด้วยกันเป็นไทม์ไลน์ที่เชื่อมต่อกัน Hennawi กล่าว เป็นพงศาวดารเควซาร์ในช่วงหนึ่งพันล้านปีแรก การค้นพบนี้เพิ่มจำนวนเควซาร์ที่พบจากเอกภพยุคต้นเป็นอีกเท่าตัว ยูคลิดมีเป้าหมายเพื่อทำแผนที่เอกภพที่ใหญ่ที่สุดและเที่ยงตรงที่สุด ในเวลาเพียงไม่กี่ชั่วโมงสามารถสำรวจครอบคลุมพื้นที่ใหญ่กว่าพื้นที่การมองของฮับเบิล 270 เท่าด้วยความละเอียดใกล้เคียงกัน ปฏิบัติการยังไม่ได้เผยแพร่ข้อมูลครั้งแรก(data release) ซึ่งคาดว่าจะมีในปี 2027
แหล่งข่าว scitechdaily.com : the universe war barely born when these giant black holes appeared
iflscience.com : “Dark Universe Hunter” Euclid breaks record for most ancient quasar ever found – twice!
brighterside.news : Euclid finds 31 distant quasars dating back 800 million years
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
