มวลที่ซ่อนในดาวจิ๋วสลัวในกาแลคซียุคต้น
นักดาราศาสตร์ได้พบว่ากาแลคซีขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพยุคต้นนั้นมีดาวขนาดเล็กมากกว่าที่คาดไว้อย่างมาก ด้วยเหตุนี้ กาแลคซียุคต้นเหล่านั้นจึงน่าจะมีมวลสูงกว่าที่เคยตรวจสอบในเบื้องต้นไปอีก การค้นพบนี้ท้าทายความเข้าใจปัจจุบันว่ากาแลคซีแห่งแรกๆ สุดก่อตัวได้อย่างไร ผลสรุปเผยแพร่ใน Nature Astronomy
ทีมนักวิจัยนานาชาติที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยไลเดนใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์เพื่อทำการค้นพบนี้ ทีมศึกษากาแลคซีมวลสูงเต็มวัย 9 แห่งที่หยุดก่อตัวดาวตั้งแต่เมื่อหลายพันล้านปีก่อน(เรดชิพท์ 0.7 หรือย้อนไป 6-7 พันล้านปีก่อน) รวมกับการเก็บสเปคตรัมห้วงลึกสุดขั้วจากเวบบ์ผ่านโครงการ IMFERNO(Initial Mass Function of Early Red NIRSpec Objects) และการสำรวจจากภาคพื้นดินก่อนหน้านี้จากกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT)
นักวิจัยใช้การสำรวจเหล่านี้เพื่อตรวจสอบสัดส่วนดาวขนาดจิ๋วที่สลัวกับดาวยักษ์ที่สว่าง ในกาแลคซีที่ห่างไกลเหล่านี้ได้อย่างน่าเชื่อถือเป็นครั้งแรก
ภาพจาก NIRCam ของเวบบ์แสดงพื้นที่สำรวจ GOODS-South ที่ใช้ในการสำรวจ JADES แต่ไม่ได้แสดงตัวอย่างกาแลคซีทั้งเก้าจาก IMFERNO ที่ใช้วิเคราะห์ในการศึกษานี้ ภาพปก กาแลคซียุคต้น 9 แห่งที่ใช้ในการวิเคราะห์ initial mass function
เพื่อบรรลุถึงการตรวจสอบเหล่านี้ นักดาราศาสตร์แยกแสงจากกาแลคซีออกเป็นสเปคตรัมซึ่งความแตกต่างของสีเพียงเล็กน้อยก็เผยให้เห็นชนิดของดาวภายในกาแลคซีแล้ว สเปคตรัมเหล่านี้โดยปกติจะเต็มไปด้วยแสงจ้าจากดาวมวลสูงที่สว่าง ทำให้ตรวจจับแสงจากดาวมวลต่ำที่สลัวอย่างมากได้ยาก Chloe Cheng ผู้เขียนนำจากมหาวิทยาลัยไลเดน กล่าวว่า ถ้ากาแลคซีเป็นเหมือนเมืองแห่งหนึ่ง ดาวที่สว่างที่สุดก็น่าจะเป็นตึกระฟ้าที่สะดุดตาในทันทีเมื่อมองจากระยะไกลๆ
แบบจำลองได้แสดงว่ายังมีประชากรดาวมวลต่ำจำนวนมากมายที่ถูกปกปิดโดยดาวสว่างที่หาได้ยากมาก ก็เหมือนกับบ้านที่ซ่อนอยู่ท่ามกลางหมู่ตึกระฟ้า ด้วยเหตุนี้ กาแลคซีนี้จึงมีมวลสูงกว่าที่เคยประเมินไว้ก่อนหน้านี้อย่างมาก
นักดาราศาสตร์ประเมินว่าดาวก่อตัวกระจายตามมวล(initial mass function; IMF) ในสัดส่วนเดียวกันในทุกช่วงเวลาของเอกภพ แต่ผลสรุปใหม่ได้ท้าทายข้อสันนิษฐานนั้น และแสดงว่ากาแลคซีขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพยุคต้นมีสัดส่วนดาวมวลต่ำ(ดาวฤกษ์แคระแดง) สูงกว่าในกาแลคซีมวลต่ำกว่าอย่างทางช้างเผือก
วิธีการวิเคราะห์ใหม่พึ่งพารายละเอียดการดูดกลืนคลื่นซึ่งตอบสนองแตกต่างกันตามแรงโน้มถ่วงที่พื้นผิวและอุณหภูมิ ดาวแคระแดงกับยักษ์แดงอาจมีสีใกล้เคียงกัน แต่ชั้นบรรยากาศของพวกมันจะทิ้งร่องรอยสารเคมีเช่น โซเดียม, เหล็กไฮไดรด์ และแถบดูดกลืนจากโมเลกุลอื่นๆ ที่แตกต่างกันเล็กน้อย อินฟราเรดของเวบบ์จับรายละเอียดน้อยนิดไวต่อจำนวนเปรียบเทียบของแคระแดงกับยักษ์แดงได้ ในขณะที่ข้อมูลช่วงแสงที่ตาเห็นได้จะระบุอายุและปริมาณสารเคมี
สเปคตรัม JWST-NIRSpec/MSA เทียบกับแบบจำลองประชากรดาวที่สอดคล้องที่สุด และภาพคัตเอาท์
และแสดงว่ากาแลคซีขนาดใหญ่ที่สุดในเอกภพยุคต้นมีสัดส่วนดาวมวลต่ำ(ดาวฤกษ์แคระแดง) สูงกว่าในกาแลคซีมวลต่ำกว่าอย่างทางช้างเผือก และเพื่อให้มีกำลังสว่างใกล้เคียง ต้องใช้ดาวสลัวกว่าในจำนวนมากกว่า
Joel Leja รองศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์และดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ เพนน์สเตท และผู้เขียนร่วมรายงาน กล่าวว่า กาแลคซีเหล่านี้แตกต่างออกไป พวกมันแตกต่างในแบบที่ทำให้ต้องพยายามเข้าใจ เนื่องจากพวกมันมีมวลสูงกว่าที่เราคาดไว้อีก และสำหรับกาแลคซีแห่งหนึ่งในกลุ่มตัวอย่างนี้ ผลนี้ชัดเจนอย่างมาก กาแลคซีดังกล่าวน่าจะก่อตัวขึ้นไม่เกิน 1.5 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง และอาจจะมีมวลสูงกว่าที่เคยประเมินไว้ก่อนหน้านี้ถึง 4 เท่า
Martje Slob ผู้เขียนร่วมจากไลเดน กล่าวว่า จนกระทั่งตอนนี้ การตรวจสอบแบบที่ทำก็ยังแทบเป็นไปไม่ได้ เราไม่เพียงแต่ต้องใช้กล้องที่สามารถขยายแสงจากกาแลคซีที่ห่างไกลมากๆ ได้ แต่ต้องได้สเปคตรัมที่คุณภาพสูงมากและเทคนิคการวิเคราะห์ใหม่เพื่อตรวจจับสัญญาณน้อยนิดจากดาวมวลต่ำที่สลัวซึ่งซ่อนอยู่ภายใต้แสงจากยักษ์ใหญ่เหล่านั้น
การค้นพบส่งนัยสำคัญต่อความเข้าใจเอกภพยุคต้นของเรา นับตั้งแต่ที่ส่งกล้องเวบบ์ออกสู่อวกาศ นักดาราศาสตร์ได้พบกาแลคซีมวลสูงและเต็มวัยที่ปรากฏแล้วเรียบร้อยไม่นานหลังจากบิ๊กแบง ถ้ากาแลคซียุคต้นๆ ก่อตัวขึ้นโดยมีสัดส่วนดาวมวลสูงที่สว่างมาก พวกมันก็อาจจะดูสว่างไสวมากโดยไม่ต้องมีมวลดาวรวมสูงนัก แต่สำหรับ IMF แบบหนักส่วนท้ายจากผลสรุปใหม่ได้บอกว่ากาแลคซีเหล่านี้มีดาวมวลต่ำจำนวนมากกว่าที่เคยตระหนักก็ทำให้มวลดาวรวมสูงกว่าที่เคยรายงานไว้
IMF ของกาแลคซีที่คล้ายทางช้างเผือกในยุคต่างๆ เทียบกับ IMF ของกาแลคซียุคต้น 9 แห่งในกลุ่มตัวอย่าง
แบบจำลองการก่อตัวกาแลคซีจะต้องอธิบายว่าดาวดวงจิ๋วจำนวนมากมายอย่างนั้นก่อตัวขึ้นได้เร็วมากในความเป็นมาของเอกภพ ได้อย่างไร
ผลสรุปที่ได้แสดงว่ามีมวลจำนวนมากกว่าที่เคยคิด ที่ซ่อนไว้ในดาวมวลต่ำ Mariska Kriek จากมหาวิทยาลัยไลเดน ซึ่งนำทีมวิจัย กล่าว นี่ส่งผลต่อดาราศาสตร์ในหลายๆ แขนง ยกตัวอย่างเช่น เมื่อมีดาวเคราะห์มากมายรอบดาวฤกษ์มวลต่ำ นี่ก็อาจจะบ่งชี้ว่าจะมีดาวเคราะห์อีกมากที่ก่อตัวในเอกภพยุคต้นมากกว่าที่เราเคยสันนิษฐานไว้
ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า นักวิจัยหวังว่าจะปรับใช้วิธีการนี้กับกาแลคซีจากยุคต้นไปอีก เพื่อที่จะทำเช่นนั้น พวกเขาหวังว่าจะเข้าใกล้ยุคที่ดาวและกาแลคซีรุ่นแรกสุดก่อตัวขึ้นในเอกภพได้
แหล่งข่าว phys.org : “hidden stars” suggest that distant galaxies are much more massive than they appear
scitechdaily.com : tiny stars are making the early universe much harder to explain
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
