เจมส์เว็บบ์ ย้อนอดีต 13,500 ล้านปี
พบกาแล็กซีที่ห่างไกล และเก่าแก่ที่สุด
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (JWST) ทำลายสถิติของตัวเองลงอีกครั้ง ด้วยการค้นพบดาราจักรหรือกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลออกไปในห้วงอวกาศลึกมากที่สุด เท่าที่เคยมีการค้นพบมา
กาแล็กซีดังกล่าวซึ่งมีชื่อว่า JADES-GS-z14-0 ยังเป็นกาแล็กซีที่มีอายุเก่าแก่ที่สุด เท่าที่นักดาราศาสตร์เคยตรวจพบมาอีกด้วย เนื่องจากมันก่อตัวขึ้นหลังเหตุการณ์กำเนิดจักรวาลหรือบิ๊กแบง (Big Bang) เพียง 290 ล้านปีเท่านั้น
หากกล่าวอีกนัยหนึ่ง การค้นพบครั้งนี้ทำให้เราได้มองเห็นเอกภพในยุคโบราณ ซึ่งเริ่มมีการก่อตัวของกาแล็กซีแล้ว ขณะที่มันยังมีอายุน้อยมากเพียง 2% ของอายุปัจจุบัน (ประมาณ 13,800 ล้านปี) หรือมองย้อนอดีตไปไกลถึง 13,500 ล้านปี
กล้อง JWST ใช้กระจกปฐมภูมิขนาดใหญ่ซึ่งกว้าง 6.5 เมตร รวมทั้งอุปกรณ์ไฮเทคที่ไวต่อรังสีอินฟราเรด ในการค้นหากาแล็กซีดังกล่าวจนพบ หลังจากที่ก่อนหน้านี้ได้เคยบันทึกภาพกาแล็กซีห่างไกลและเก่าแก่ที่สุดมาแล้วหลายครั้ง ซึ่งกาแล็กซีที่เป็นเจ้าของสถิติเดิมครั้งหลังสุด ถือกำเนิดขึ้นหลังเหตุการณ์บิ๊กแบง 325 ล้านปี
อย่างไรก็ตาม นักดาราศาสตร์ระบุว่าสิ่งที่น่าอัศจรรย์ที่สุดของกาแล็กซีที่เพิ่งค้นพบ ไม่ใช่ระยะทางที่ห่างไกลจากโลกของมัน แต่เป็นขนาดที่ใหญ่ยักษ์และความสว่างเจิดจ้ายิ่งกว่าที่ควรจะเป็น
ผลการตรวจวัดของกล้อง JWST พบว่า JADES-GS-z14-0 มีความกว้างกว่า 1,600 ปีแสง ซึ่งขนาดของมันบ่งชี้ว่า แสงสว่างเจิดจ้าที่เปล่งออกมาไม่ได้เกิดจากการดูดกลืนก๊าซของหลุมดำมวลยิ่งยวดใจกลางดาราจักร เหมือนกับกรณีของกาแล็กซีที่สุกสว่างส่วนใหญ่ แต่น่าจะมาจากการก่อกำเนิดของหมู่ดาวฤกษ์อายุน้อยในกาแล็กซีนั้น
ดร.สเตฟาโน คาร์นิอานี และ ดร.เควิน เฮนไลน์ สองนักดาราศาสตร์ประจำกล้อง JWST บอกว่า “แสงดาวที่สุกสว่างขนาดนี้ ชี้ว่ากาแล็กซีนั้นต้องมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายร้อยล้านเท่า เรื่องนี้ทำให้เกิดคำถามขึ้นว่า ธรรมชาติสรรสร้างดาราจักรที่ทั้งสว่างจ้า, มีมวลมหาศาล, และมีขนาดมหึมาเช่นนั้น ภายในเวลาไม่ถึง 300 ล้านปีได้อย่างไรกัน”
ดร.คาร์นิอานี ยังเป็นนักดาราศาสตร์ในสังกัดของสถาบัน Scuola Normale Superiore ของอิตาลีอีกด้วย ส่วนดร.เฮนไลน์นั้น เป็นนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยแอริโซนาของสหรัฐฯ
.
กล้อง JWST ซึ่งมีมูลค่าถึง 10,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐฯ ถูกปล่อยขึ้นปฏิบัติภารกิจในห้วงอวกาศเมื่อปี 2021 โดยเป็นโครงการความร่วมมือระหว่างสหรัฐฯ, สหภาพยุโรป และแคนาดา
ตัวกล้องถูกออกแบบให้สามารถมองออกไปในห้วงอวกาศลึกได้ไกลกว่าที่เคย ซึ่งหมายความว่า เราสามารถมองย้อนอดีตไปในห้วงเวลาของจักรวาลจนเข้าใกล้จุดกำเนิดของมันได้มากขึ้น โดยหนึ่งในวัตถุประสงค์หลักของกล้อง JWST คือการค้นหาดาวฤกษ์ดวงแรกที่ให้แสงสว่างแก่จักรวาลที่เพิ่งถือกำเนิดขึ้นมา
วัตถุอวกาศขนาดใหญ่อย่างดาวฤกษ์ยุคโบราณเหล่านี้ อาจมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์หลายร้อยเท่า แต่มีองค์ประกอบเป็นธาตุเพียงสองชนิดคือไฮโดรเจนและฮีเลียม ซึ่งนักดาราศาสตร์ในปัจจุบันสันนิษฐานว่า พวกมันน่าจะเผาไหม้เชื้อเพลิงของตนเองจนหมดไปอย่างรวดเร็ว ทำให้มีแสงสว่างเจิดจ้าอย่างเหลือเชื่อแต่อายุสั้น
.
การเผาไหม้เชื้อเพลิงไฮโดรเจนและฮีเลียมในแก่นกลางของดาวฤกษ์ยุคแรกเริ่ม ได้ก่อกำเนิดธาตุที่หนักขึ้นชนิดอื่น ๆ ในธรรมชาติ ซึ่งเรารู้จักกันดีในปัจจุบัน ส่วน JADES-GS-z14-0 นั้น กล้อง JWST พบว่ามีออกซิเจนอยู่ในปริมาณมาก ซึ่งบ่งชี้ว่ามันเป็นกาแล็กซีที่ได้ขยายตัวเติบโตขึ้นมาพอสมควรแล้ว
“การที่กาแล็กซีนี้มีออกซิเจนอยู่ในช่วงที่ยังมีอายุน้อยมาก ถือว่าเป็นเรื่องน่าประหลาดใจอย่างยิ่ง ทั้งยังเป็นไปได้ว่า กาแล็กซีนี้มีดาวฤกษ์ขนาดยักษ์เกิดขึ้นและดับสูญไปแล้วหลายชั่วรุ่น ในช่วงก่อนการค้นพบของเรา” ดร. คาร์นิอานี และ ดร.เฮนไลน์ กล่าวเสริม
ทั้งนี้ คำว่า JADES ในชื่อของกาแล็กซีที่ห่างไกลและเก่าแก่ที่สุด เป็นตัวย่อของคำว่า JWST Advanced Deep Extragalactic Survey ซึ่งหมายถึงโครงการสำรวจกาแล็กซีที่ยังไม่ถูกค้นพบในห้วงอวกาศลึกที่ไกลออกไปยิ่งกว่าเดิม โดยมุ่งค้นหากาแล็กซีโบราณที่ดำรงอยู่ในช่วงไม่กี่ร้อยล้านปีแรกหลังเหตุการณ์บิ๊กแบง
ส่วนตัวอักษรและตัวเลข z14 หมายถึง “เรดชิฟต์ 14” ซึ่งคำนี้หมายถึงปรากฏการณ์เลื่อนไปทางสีแดงของความยาวคลื่นแสง โดยจะเกิดขึ้นกับแสงที่เดินทางมาจากแหล่งกำเนิดห่างไกล จนความยาวคลื่นถูกยืดขยายออกให้ดูเป็นสีแดงมากขึ้นเรื่อย ๆ ตามการขยายตัวของพื้นหลังเอกภพ ซึ่งปรากฏการณ์นี้จะบ่งบอกถึงระยะทางที่แสงเดินทางมาจากแหล่งกำเนิดจนถึงผู้สังเกตการณ์ได้อย่างแม่นยำ
ยิ่งวัตถุอวกาศที่เราสังเกตอยู่ห่างออกไปมากเท่าไหร่ คลื่นแสงของมันจะยิ่งถูกยืดขยายออกมากขึ้นเท่านั้น ทำให้แสงจากกาแล็กซีอายุเก่าแก่ที่อยู่ในย่านความยาวคลื่นอัลตราไวโอเล็ต หรือในย่านที่ดวงตามนุษย์สามารถมองเห็นได้ กลายเป็นรังสีอินฟราเรดที่มีสีแดงไปในที่สุด ซึ่งกล้อง JWST ได้รับการออกแบบมาให้ไวต่อรังสีอินฟราเรดเป็นพิเศษ
ศ. แบรนต์ โรเบิร์ตสัน จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย วิทยาเขตซานตาครูซของสหรัฐฯ แสดงความเห็นว่า “เราสามารถจะตรวจจับกาแล็กซีที่ห่างไกลที่สุดแห่งนี้ได้ แม้ว่ามันจะดูมืดมัวไม่ชัดเจนยิ่งกว่านี้ถึงสิบเท่า ซึ่งหมายความว่าเราจะยังสามารถค้นหากาแล็กซีที่ห่างไกลและเก่าแก่มากกว่านี้ได้อีก บางทีอาจจะเป็นกาแล็กซีที่ดำรงอยู่ในช่วง 200 ล้านปีแรกของจักรวาลด้วยซ้ำ”
