ในสัปดาห์นี้ ทีมนักดาราศาสตร์ประกาศการค้นพบครั้งแรกของกาแล็กซีมวลยิ่งยวด (Supermassive galaxy) 3 แห่ง ซึ่งก่อตัวขึ้นอย่างสมบูรณ์ในช่วง 1,000 ล้านปีแรกของจักรวาล แต่ละแห่งมีมวลขนาดใหญ่กว่ามวลของดวงอาทิตย์ 100,000 ล้านเท่า และใหญ่เกือบจะเท่ากับกาแล็กซีทางช้างเผือก
ทีมวิจัยกล่าวว่า ภาพของกาแล็กซีสีแดงเหล่านี้ เป็นการประกอบภาพจากข้อมูลการถ่ายภาพและสเปกโตรกราฟของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) และการค้นพบครั้งนี้ท้าทายแนวคิดที่ยึดถือกันมายาวนานว่า กาแล็กซีมวลยิ่งยวดก่อตัวขึ้นหลังจากผ่านช่วงเวลาที่ยาวนานกว่านี้มาก
ปีเตอร์ แวนดอคคุม ศาสตราจารย์สาขาดาราศาสตร์ที่อุปถัมภ์ตำแหน่งโดยครอบครัวโซล โกลด์แมนและศาสตราจารย์สาขาฟิสิกส์ของคณะศิลปศาสตร์และวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเยล ซึ่งเป็นผู้เขียนร่วมในการศึกษาวิจัยใหม่ครั้งนี้ในวารสาร Nature อธิบายถึงการค้นพบดังกล่าว กล่าวว่า “มันเหมือนกับการดูก้อนหินจากยุคแรกๆ ของประวัติศาสตร์โลกและได้เห็นฟอสซิลของสัตว์เต็มตัว”
ทีมนักวิจัยนานาชาติครั้งนี้นำโดยทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเจนีวา ได้ระบุตัวกาแล็กซียุคแรกเริ่ม 3 แห่งโดยใช้ข้อมูลจากการสำรวจตามโปรแกรม FRESCO (First Reionization Epoch Spectroscopic Complete) 1 รอบเต็มของกล้อง JWST ซึ่งกินเวลาราว 54 ชั่วโมง การสำรวจแบบ FRESCO นี้ สามารถวัดระยะทางและมวลของกาแล็กซีได้อย่างแม่นยำ
ความสามารถของกล้อง JWST ทำให้เหล่านักดาราศาสตร์สามารถศึกษากาแล็กซีในจักรวาลที่ห่างไกลและยุคแรกเริ่มได้อย่างเป็นระบบ ให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับกาแล็กซีที่มีมวลมากและปกคลุมไปด้วยฝุ่น
จากการวิเคราะห์กาแล็กซีในแบบสำรวจ FRESCO นักวิทยาศาสตร์พบว่ากาแล็กซีส่วนใหญ่นั้นตรงกับแบบจำลองที่มีอยู่ อย่างไรก็ตาม พวกเขายังพบกาแล็กซีที่มีมวลมหาศาลอย่างน่าประหลาดใจอีก 3 แห่งซึ่งมีจำนวนดาวฤกษ์ใกล้เคียงกับกาแล็กซีทางช้างเผือกในปัจจุบัน
นักวิจัยพบว่ากาแล็กซีเหล่านี้ยังมีการก่อตัวดาวดวงใหม่ ๆ ด้วยอัตราที่สูงกว่าเกือบ 2 เท่าของกาแล็กซีที่มีมวลน้อยกว่าและกาแล็กซีที่ก่อตัวในยุคต่อมา และเนื่องจากมีฝุ่นอยู่ในปริมาณมาก จึงทำให้กาแล็กซีมีสีแดงอย่างชัดเจนจากการจับภาพของ JWST จึงเรียกกาแล็กซีเหล่านี้ว่า กาแล็กซี “อสูรแดง” (Red monsters) ทั้ง 3 แห่ง
เซียวเมิ่งหยวน หัวหน้าคณะผู้วิจัยและนักวิจัยหลังปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยเจนีวา กล่าวว่า การค้นพบครั้งนี้ “ได้เปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการก่อตัวของกาแล็กซีในเอกภพยุคแรก”
แบบจำลองการก่อตัวของกาแล็กซีในปัจจุบันบ่งชี้ว่า กาแล็กซีส่วนใหญ่ประกอบด้วยสสารมืดและก๊าซในช่วงแรก ก๊าซนี้ซึ่งเป็นส่วนผสมของไฮโดรเจนและฮีเลียมจะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นดาวฤกษ์เมื่อกาแล็กซีมีอายุมากขึ้น เชื่อกันว่าก๊าซนี้จะถูกเปลี่ยนเป็นดาวฤกษ์ในกาแล็กซีเพียงประมาณ 20% เท่านั้น
แต่แวนดอคคุมและเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่ากาแล็กซีที่มีมวลยิ่งยวดในเอกภพยุคแรกอาจมีประสิทธิภาพมากกว่าในการแปลงก๊าซให้เป็นดาวฤกษ์
“ด้วยเหตุผลบางอย่าง กาแล็กซีเหล่านี้สามารถเปลี่ยนก๊าซเกือบทั้งหมดให้กลายเป็นดาวฤกษ์ได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่ร้อยล้านปี ซึ่งรวดเร็วเพียงชั่วพริบตาของอวกาศ” แวนดอคคุมกล่าว
ทีมวิจัยเน้นย้ำว่า ผลการค้นพบของพวกเขาไม่ได้เปลี่ยนแปลงแบบจำลองจักรวาลมาตรฐานสำหรับการก่อตัวของกาแล็กซี เพียงแต่กาแล็กซี “อสูรแดง” ทำให้เกิดมุมมองใหม่ที่คาดไม่ถึง นั่นคือ ความเป็นไปได้ที่กาแล็กซีในยุคแรกจะเติบโตได้เร็วกว่าภายใต้เงื่อนไขเฉพาะ
นอกจากนี้ ทีมวิจัยยังชี้ว่า การสังเกตการณ์ในอนาคตด้วยกล้อง JWST และกล้องโทรทรรศน์ “อัลมา” (ALMA : Atacama Large Millimeter Array) ที่ศึกษาวัตถุในท้องฟ้าซึ่งอยู่ในประเทศชิลี จะช่วยให้เข้าใจกาแล็กซีอสูรแดงที่มีมวลยิ่งยวดเหล่านี้ได้ดียิ่งขึ้น และอาจเผยให้เห็นกาแล็กซีขนาดใหญ่กว่านั้น
ที่มา : news.yale.edu, livescience.com
เครดิตภาพ : NASA/CSA/ESA, M. Xiao & P. A. Oesch (University of Geneva), G. Brammer (Niels Bohr Institute), Dawn JWST Archive
