ซุปเปอร์กระจุกกาแลคซีทารกที่ห่างไกลที่สุด
ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติได้พบบรรพบุรุษของซุปเปอร์กระจุกกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลที่สุดเท่าที่เคยพบมา การค้นพบนี้สนับสนุนทฤษฎีที่มีอยู่ว่ากระจุกกาแลคซีพัฒนาได้อย่างไร และเผยให้เห็นว่าพวกมันเชื่อมโยงกับเส้นใยเอกภพขนาดใหญ่ได้อย่างไร
การศึกษาพึ่งพาข้อมูลส่วนใหญ่จากการสำรวจ ODIN(One-hundred-deg2 DECam Imaging in Narrowbands) ทำโดยกล้องพลังงานมืด(DECam) บนกล้องโทรทรรศน์วิคเตอร์ เอ็ม บลังโก ขนาด 4 เมตรในชิลี ด้วยมุมมองที่กว้างและความละเอียดระดับ 570 เมกะพิกเซล DECam ใช้เวลามากกว่าร้อยคืนตลอดสามปีเพื่อจับภาพห้วงลึกจากพื้นที่ที่กว้างมากแห่งหนึ่งในซีกฟ้าใต้
กระจุกกาแลคซี(galaxy clusters) เป็นโครงสร้างที่ยึดเกาะกันด้วยแรงโน้มถ่วงที่มีมวลสูงที่สุดในเอกภพ กลุ่มของกาแลคซีหลายร้อยจนถึงหลายพันแห่งขนาดมหึมาเหล่านี้แผ่ไกลหลายล้านปีแสง พวกมันยึดเกาะกันด้วยสสารมืดกลุ่มใหญ่กว่า ซึ่งทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบให้กับโครงสร้างขนาดใหญ่ขึ้นไปอีกในเอกภพ
การตรวจสอบสเปคตรัมยืนยันแหล่งของ COSMOS-z3.1-A(บน) และ COSMOS-z3.1-C(ล่าง) ซ้อนทับบนแผนที่ความหนาแน่นพื้นผิวสองมิติแหล่งเปล่งไลแมนอัลฟา(Lyman Alpha Emitter; LAEs) และก้อนหยดที่เปล่งไลแมนอัลฟา(Lyman Alpha Blob; LABs)
กระจุกที่นักวิทยาศาสตร์ได้สำรวจอยู่ค่อนข้างใกล้เราในอวกาศและช่วงเวลานั้น เป็นโครงสร้างที่เต็มวัยที่พัฒนามาจากสิ่งที่เรียกว่า กระจุกทารก(protoclusters) กระจุกทารกเหล่านี้เป็นกลุ่มของกาแลคซีขนาดมหึมาที่ยึดเกาะกันอย่างหลวมๆ ซึ่งอยู่ในกระบวนการควบรวมแต่ยังไม่ได้เข้าที่กลายเป็นกระจุกที่เสถียร ด้วยการศึกษากระจุกทารกที่อยู่ห่างไกลอย่างมากที่ก่อตัวขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุค่อนข้างน้อย นักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเข้าใจว่ากระจุกกาแลคซียุคปัจจุบันเจริญเติบโตและพัฒนาตามเวลาอย่างไร
ด้วยเป้าหมายนี้ ทีมนานาชาติที่นำโดย Vandana Ramakrishnan นักศึกษาบัณฑิตศึกษาที่มหาวิทยาลัยเพอร์ดูว์ ได้มองย้อนเวลากลับไปเพื่อสำรวจหาวัตถุต้นกำเนิดซุปเปอร์กระจุกโบราณเหล่านั้น ทีมนำเสนอการค้นพบเป็นรายงานใน Astrophysical Journal
ด้วยโครงการนี้ เรากำลังหวังว่าจะเข้าใจการเจริญของโครงสร้างขนาดใหญ่ในเอกภพ และบอกได้ว่าพวกมันส่งอิทธิพลต่อวิวัฒนาการของกาแลคซีที่สถิตอยู่ภายในโครงสร้างอย่างไร Ramakrishnan กล่าว เรายังหวังว่าจะรับรู้ได้ดีขึ้นว่ากระจุกทารกเหล่านี้เชื่อมโยงกับเส้นใยเอกภพ(cosmic web) อย่างไร
โดยรวม ทีมได้จำแนกกระจุกทารกที่ห่างไกล 150 แห่งที่ก่อตัวเมื่อเอกภพมีอายุราว 1-3 พันล้านปี พวกเขาจำกัดเป้าหมายไปที่กระจุกสองแห่งที่มีกาแลคซีอยู่อย่างแออัดมาก ที่เรียกว่า COSMOS-z3.1-A และ COSMOS-z3.1-C โครงการโอดินให้พิกัดโครงสร้างเหล่านี้บนท้องฟ้าในแบบสองมิติ อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ได้การกระจายของกาแลคซีในโครงสร้างและตรวจสอบว่าสอดคล้องกับเส้นใยเอกภพขนาดใหญ่หรือไม่ ก็ต้องการพิกัดแบบสามมิติ
แผนที่ COSMOS-z3.1-A ในแบบสามมิติ จะเห็นสภาพสสารจับเป็นกลุ่มก้อน
Ramakrishnan จึงร่วมมือกับนักศึกษาบัณฑิตศึกษาอีกสองคนคือ Byeongha Moon(KASI) และ Nicole Firestone จากรัดเจอร์ เพื่อทำการสำรวจติดตามผลโดยใช้ชุดเครื่องมือสเปคโตรกราฟ แทนที่จะได้ภาพสองมิติ สเปคโตรกราฟใช้คุณสมบัติของแสงเพื่อตรวจสอบระยะทางสู่วัตถุได้ ช่วยให้ตรวจสอบตำแหน่งในแบบสามมิติได้ โดยสเปคตรัมส่วนใหญ่ที่ใช้ในการศึกษามาจาก DESI(Dark Energy Spectroscopic Instrument) ซึ่งเป็นสเปคโตรกราฟพหุวัตถุที่สามารถตรวจสอบระยะทางถึงกาแลคซี 5000 แห่งได้ในคราวเดียว
ทีมยังได้สเปคตรัมเพิ่มเติมจากสเปคโตรกราฟพหุวัตถุเจมิไน(GMOS) บนกล้องโทรทรรศน์เจมิไนใต้ในชิลี และสเปคโตรกราฟพหุวัตถุถ่ายภาพห้วงลึก(DEIMOS) บนกล้องเคก 2 ในฮาวาย การศึกษานี้เป็นหนึ่งในงานแรกๆ ที่ทำแผนที่กระจุกทารกห่างไกลในแบบสามมิติ แผนที่ช่วยให้ทีมทำนายว่า COSMOS-z3.1-A และ COSMOS-z3.1-C จะพัฒนาไปเป็นกระจุกกาแลคซีชนิดไหน พวกเขาพบว่าทั้งสองแห่งจะพัฒนาจนมีมวลสูงกว่ากระจุกโคมา(the Coma Cluster) กระจุกกาแลคซีที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบในเอกภพท้องถิ่นของเรา
ยิ่งกว่านั้น พวกเขาตรวจพบว่า COSMOS-z3.1-A เป็นสิ่งที่พบได้ยากกว่ากระจุกทารกซึ่งก็หาได้ค่อนข้างยากแล้ว มันเป็นซุปเปอร์กระจุกทารก(proto-supercluster) หรือบรรพบุรุษของกลุ่มของกระจุกกาแลคซี ซึ่งสำรวจพบเมื่อเอกภพมีอายุเพียง 2.1 พันล้านปีเท่านั้น นี่เป็นซุปเปอร์กระจุกทารกที่ห่างไกลที่สุดและเก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยพบมา และมีมวลถึง 5000 เท่าของกาแลคซีทางช้างเผือก
COSMOS-z3.1-A เป็นพื้นที่ที่หนาแน่นสูงมากที่สุดและสุดขั้วที่สุดในเอกภพ Ramakrishnan กล่าว เราคิดว่าน่าจะมีวัตถุแบบนี้ไม่ถึง 1 ในทุกๆ 1 หมื่นกระจุก
แบบจำลองสามมิติแสดงซุปเปอร์กระจุกกาแลคซีทารก
จากแผนที่สามมิติ ทีมสรุปว่ากระจุกทารกเหล่านี้จับเป็นกลุ่มก้อนอย่างมากและไม่ปกติ และที่พวกมันอยู่ที่จุดตัดของเส้นใยเอกภพหลายสาย นี่เป็นครั้งแรกที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจสอบรายละเอียดเหล่านี้ในเอกภพที่ห่างไกลได้โดยตรง และการสำรวจก็สอดคล้องกับความคาดหมายของนักวิทยาศาสตร์ว่าสสารกระจายตัวทั่วเอกภพอย่างไร แบบจำลองปัจจุบันบอกว่าการก่อตัวโครงสร้างเป็นไปแบบล่างขึ้นบน โดยโครงสร้างขนาดเล็กก่อตัวขึ้นก่อนและควบรวมกันให้กำเนิดโครงสร้างขนาดใหญ่ขึ้น
เป็นไปได้ที่โครงสร้างย่อยที่เป็นก้อนที่มองเห็นในแผนที่สามมิติจะเป็นหลักฐานการเจริญแบบล่างขึ้นบนนี้ กลุ่มก้อนจะยุบตัวเข้าด้วยกันเมื่อกระจุกทารกพัฒนาต่อไป ให้กำเนิดกระจุกที่ดูคล้ายกับสิ่งที่เรามองเห็นได้ในเอกภพท้องถิ่น ซึ่งมีสภาพกลมกว่าอย่างมาก
ด้วยพื้นที่ที่กว้างและลึก โอดินเหมาะสมในการค้นหาโครงสร้างในเอกภพที่มีขนาดใหญ่เหล่านี้ในเอกภพอันไกลโพ้นได้มากขึ้น วิธีการวิทยาในการสร้างภาพสามมิติขึ้นมาใหม่ที่นำเสนอในงานนี้เป็นองค์ประกอบที่สำคัญอย่างยิ่งในความพยายาม เมื่อช่วยให้เราได้แยกแยะแกนกลางกับชายขอบของกระจุกทารกได้อย่างชัดเจน เช่นเดียวกับเส้นใยเอกภพที่ป้อนก๊าซให้กับพวกมัน Ramakrishnan กล่าว
การสำรวจ LSST(Legacy Survey of Space and Time) ของหอสังเกตการณ์รูบิน ด้วยการถ่ายภาพซีกฟ้าใต้ทุกๆ สองสามคืน รูบินจะสร้างชุดข้อมูลที่อุดมสมบูรณ์ซึ่งจะเกื้อหนุนกับการถ่ายภาพห้วงลึกของโอดินในพื้นที่ซ้อนทับกัน ข้อมูลร่วมจะสร้างภาพเอกภพทั้งใกล้เคียงและห่างไกล ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาวิวัฒนาการกระจุกตลอดความเป็นมาของเอกภพ
แหล่งข่าว gemini.edu : extremely massive galaxy proto-supercluster smashes distance records
iflscience.com : new proto-supercluster of galaxies weighing the same as 5000 Milky Ways is the most distant ever seen
thebrighterside.news : a cosmic giant 5000 times the Milky Way’s mass emerges from the early universe
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
