เชื้อสายของ "จุดแดงน้อย" ในเอกภพยุคหลัง
นับตั้งแต่ที่ จุดแดงน้อย ถูกพบโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ในปี 2022 มันก็กลายเป็นหัวข้อในความสนใจของนักดาราศาสตร์ การเข้าใจธรรมชาติของแหล่งสีแดงขนาดกะทัดรัดที่อยู่ห่างไกลมากเหล่านี้ จุดประกายความกระหายใคร่รู้
ทฤษฎีที่เป็นที่นิยมงานหนึ่งบอกว่า จุดแดงน้อย(little red dots; LRDs) เป็นหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black holes) ที่กำลังมีกิจกรรมอย่างคึกคัก หรือนิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์(active galactic nuclei) แม้ว่าพวกมันจะแสดงคุณลักษณะที่ไม่เหมือนกับ AGNs ที่พบใกล้ๆ เลย ในขณะที่พบพวกมันได้มากในเอกภพยุคต้น แต่กลับมีจำนวนลดลงอย่างรุนแรงในช่วงพันล้านปีต่อมา จำนวนที่ลดลงได้สร้างคำถามว่า เกิดอะไรขึ้นกับจุดแดงน้อยเมื่อเอกภพมีอายุมากขึ้น
นักวิจัยทีมหนึ่งที่นำโดย Pierluigi Rinaldi จากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ได้ต่อยอดงานวิจัยก่อนหน้านี้ของทีม ในการศึกษาใหม่ที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal วันที่ 29 กรกฎาคม และเสนอเส้นทางของ LRDs เมื่อเอกภพมีอายุมากขึ้น แม้ว่าพวกมันอาจจะดูคล้ายเป็นประชากรกาแลคซีกลุ่มที่เป็นอัตลักษณ์ แต่ความจริงก็คือจุดเหล่านี้ได้รับผลกระทบจากความโน้มเอียงในการสำรวจ รายละเอียดบางอย่างแค่ไม่ได้ปรากฏขึ้นมาที่เรดชิพท์สูงขึ้นเมื่อสำรวจด้วยเทคโนโลจีปัจจุบันเท่านั้นเอง
ตัวอย่างของ จุดแดงน้อย(little red dots; LRDs) ที่เวบบ์ได้พบในเอกภพยุคต้น ภาพปก นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอเส้นทางหนึ่งที่ “จุดแดงน้อย” ใช้เมื่อเอกภพมีอายุเพิ่มขึ้นโดยอ้างอิงจากการวิเคราะห์กาแลคซีกังหัน WISEA J123635.56+621424.2 หรือ the “Saguaro” โดยบอกว่าจุดแดงน้อยอาจจะเป็นสถานะชั่วคราวของหลุมดำมวลมหาศาลที่มีกิจกรรมสูงมาก
ข้อสรุปเหล่านี้มีพื้นฐานจากการวิเคราะห์กาแลคซีกังหันที่เรดชิพท์ต่ำกว่า WISEA J123635.56+621424.2 หรือ ซากัวโร(the Saguaro) จากแขนกังหันที่ยาวสวยงามของมันซึ่งดูเหมือนกับแคคตัสท้องถิ่นในทะเลทรายโซโนรัน ในทางตะวันตกเฉียงใต้ของสหรัฐฯ รายละเอียดที่พิเศษมากของกาแลคซีเรดชิพท์ z=2 หรือเทียบเท่ากับเมื่อ 3.3 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ก็คือ ใจกลางที่คล้ายจุดสีแดงขนาดเล็กของมัน ซึ่งดูไม่ต่างจากผลสีแดงทับทิมของซากัวโร เลย
ทุกๆ สิ่งที่ถูกสร้างในเอกภพยุคต้นจะต้องพัฒนาไปสู่บางสิ่งที่พบรอบตัวเรา เราแทบไม่รู้ว่าจุดแดงน้อยจะกลายเป็นอะไร แต่สุดท้ายผลสรุปเหล่านี้ก็แสดงให้เราเห็นว่าจะหาลูกหลานของพวกมันได้อย่างไร George Rieke ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัยอริโซนา การศึกษาก่อนหน้านี้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ที่เกษียณการทำงานไปแล้ว ได้ให้เงื่อนงำแรกสู่ประชากรกาแลคซีขนาดกะทัดรัดที่มีฝุ่นปกคลุม ในเอกภพเรดชิพท์ไม่มากในส่วนที่ซากัวโรอยู่ ได้แผ้วถางทางให้กับการวิเคราะห์ด้วยความละเอียดสูงจากกล้องฮับเบิลและเวบบ์
ซากัวโรมีความสำคัญเนื่องจากมันเป็นต้นแบบจุดแดงน้อย และเป็นหนึ่งในไม่กี่แห่งที่เราพบที่เรดชิพท์ต่ำ จึงสามารถใช้มันเพื่อศึกษาเส้นทางของจุดเหล่านี้ตลอดความเป็นมาของเอกภพได้ Fabio Pacucci จากศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ ผู้เขียนร่วมในการศึกษานี้ กล่าว
Saguaro cactus เมื่อออกดอกและติดผล image credit:nationalpark.org
ท่ามกลางแหล่งหลายพันแห่งที่ Rinaldi ค้นหาในโครงการสำรวจหลายงาน ซากัวโรเป็นตัวอย่างที่อยู่ถูกที่พอดี โดยเครือข่ายชัตเตอร์จิ๋ว(microshutter arrays) ของเวบบ์ก็จับแกนกลางกาแลคซีในเฟรมพอดีจนเก็บข้อมูลสเปคตรัมได้ และยังถูกเวลาพอดี คืออยู่ที่เรดชิพท์ต่ำ
และเพื่อให้ได้ภาพกาแลคซีกังหันแห่งนี้เท่าที่จะหาได้ตลอดสเปคตรัมคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า ทีมใช้ข้อมูลในคลังภาพและสเปคตรัมอุลตราไวโอเลตของฮับเบิล และอินฟราเรดใกล้ของเวบบ์ ด้วย ตามลำดับ เนื่องจากซากัวโรอยู่ที่เรดชิพท์ไม่มาก เราจึงมองเห็นกาแลคซีที่สว่างและสวยงามมากด้วยความละเอียดลงรายละเอียดที่สูงด้วยเวบบ์และฮับเบิล Zihao Wu จาก CfA ผู้เขียนร่วมการศึกษา กล่าว การสำรวจของเวบบ์ช่วยเราให้เข้าใจว่ากาแลคซีนี้และนิวเคลียสที่คล้ายจุดแดงน้อย มีความเชื่อมโยงกันอย่างไร
ทีมใช้ความพยายามหลายอย่างเพื่อตรวจสอบว่า นิวเคลียสสีแดงขนาดกะทัดรัดของซากัวโร มีความสอดคล้องกับคุณลักษณะ LRD ต้นแบบ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ข้อมูลจากเวบบ์และฮับเบิลได้แสดงว่า นิวเคลียสสว่างขึ้นในช่วงยูวีและอินฟราเรด มากกว่าในช่วงตาเห็นได้ ไม่ต่างกับ LRDs ที่อยู่ห่างไกล
ทีมยังค่อยๆ แยกแยะแสงจากกาแลคซีต้นสังกัดและนิวเคลียส และตรวจสอบการมีอยู่ของการเปล่งรังสีเอกซ์จากแหล่ง แม้ว่าจุดแดงน้อยที่เรดชิพท์สูงๆ จะตรวจจับไม่พบในช่วงรังสีเอกซ์ แต่กล้องจันทราก็พบการเปล่งรังสีเอกซ์อ่อนๆ จากซากัวโร สิ่งที่การสำรวจในช่วงรังสีเอกซ์แสดงก็คือกาแลคซีแห่งนี้มีนิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์ และถูกปกคลุมก๊าซและฝุ่นอย่างหนักด้วย Carys Gilbert นักศึกษาที่มหาวิทยาลัยเคปทาวน์ และผู้เขียนร่วมรายงาน กล่าว
มันไม่เพียงแต่ถูกปกคลุม แต่ยังมีรังสีเอกซ์อ่อนด้วย เมื่อรวมๆ กันก็น่าจะอธิบายการขาดแคลนการเปล่งรังสีเอกซ์ที่เราได้เห็นจากจุดแดงน้อยอื่นๆ ทั้งหมด มันก็สอดคล้องกับปริศนา LRDs อย่างดีเยี่ยม
นอกจากจะแสดงว่าแหล่งสีแดงของซากัวโรสอดคล้องกับเงื่อนไขของจุดแดงน้อยอย่างไรแล้ว ทีมยังได้จำลองโดยขยับกาแลคซีนี้ไปเรดชิพท์ที่สูงขึ้น(z=2 ไป z=7) เพื่อดูว่า สภาพแวดล้อมของกาแลคซีน่าจะมีสภาพปรากฏอย่างไรกับผู้สังเกตการณ์ถ้ามันอยู่ในเอกภพยุคต้น และก็ตามที่คาดไว้ โครงสร้างกาแลคซีรอบๆ ซากัวโรจางแสงไปมากจนเหลือแค่แหล่งสีแดงสว่างที่ใจกลางให้เห็นเท่านั้น
นักวิทยาศาสตร์เลื่อนซากัวโรซึ่งเป็นกาแลคซีกังหันเรดชิพท์ไม่สูง ไปสู่เรดชิพท์ที่สูงขึ้นเพื่อค้นหาว่ามันน่าจะมีสภาพปรากฏอย่างไรถ้ามันไปอยู่ในเอกภพยุคต้น ลักษณะปรากฏสีแดงกะทัดรัดของมันบอกว่า จุดแดงน้อยเป็นสถานะชั่วคราวของหลถมดำกิจกรรมสูง
ทฤษฎีของเราก็คือ แหล่งสีแดงที่ห่างไกลเหล่านี้เกือบทั้งหมดได้รับผลกระทบทางเอกภพวิทยา สร้างความโน้มเอียงในการสำรวจขึ้นมา Rinaldi กล่าว เราก็แค่ไม่สามารถมองเห็นสภาพแวดล้อมรอบจุดแดงน้อยที่เรดชิพท์สูงก็เพราะสภาพแวดล้อมเหล่านี้สลัวมากเกินกว่าจะสำรวจได้แม้แต่ด้วยเวบบ์ จุดแดงน้อยจึงมีความซับซ้อนมากกว่าจะเป็นแค่จุด พวกมันเป็นเพียงยอดของภูเขาน้ำแข็ง ของหลุมดำมวลมหาศาลที่กำลังมีปฏิสัมพันธ์กับสภาพแวดล้อมใกล้ๆ
จากกรณีศึกษาซากัวโรนี้ ทีมเชื่อว่า LRDs อาจจะไม่ได้เป็นประชากรกาแลคซีกลุ่มที่มีอัตลักษณ์ แต่กลับเป็นสถานะชั่วคราวของหลุมดำมวลมหาศาลที่มีกิจกรรมสูง แล้วทฤษฎีนี้จะเชื่อมโยงระหว่างจุดแดงน้อยที่เรดชิพท์สูงที่พบจำนวนมากโดยเวบบ์ กับเอกภพท้องถิ่นได้หรือไม่ ในขณะที่ซากัวโรไม่ได้เป็นตัวแทนของ LRDs ทั้งหมด ทีมได้เสนอว่านี่เป็นแค่สถานะหนึ่งของแหล่งสีแดงเหล่านี้ และเพื่อให้มั่นใจได้มากขึ้น การศึกษาซากัวโรต่อก็เป็นเรื่องจำเป็น เช่นเดียวกับการค้นหากาแลคซีที่คล้ายซากัวโรแห่งอื่นๆ ในเรดชิพท์ไม่สูงอีก
ทีมยังอยากจะตรวจสอบข้อมูลในคลังเวบบ์เพื่อสร้างสำมะโนประชากรจุดแดงน้อย เพื่อศึกษาว่าสภาพแวดล้อมของพวกมันอาจจะส่งผลกระทบต่อวิถีที่พวกมันโตขึ้นอย่างไรบ้าง ความพยายามที่แตกต่างเหล่านี้ทั้งหมดมุ่งหน้าสู่การค้นหาผังครอบครัวจุดแดงน้อย
แหล่งข่าว science.nasa.gov : NASA Webb explores family tree of newly discovered distant objects
brighterside.news : NASA’s Webb telescope may have solved the mystery of the universe’s “little red dots”
livescience.com : new James Webb telescope image may reveal the true identity of “little red dots”
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
