Alienum phaedrum torquatos nec eu, vis detraxit periculis ex, nihil expetendis in mei. Mei an pericula euripidis, hinc partem.
 

ดาวฤกษ์ดวงแรกของเอกภพ

ดาวฤกษ์ดวงแรกของเอกภพ

การศึกษาดาราศาสตร์ในปัจจุบันก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว เนื่องจากเทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์ที่มีประสิทธิภาพสูงได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง ส่งผลให้นักดาราศาสตร์มีอุปกรณ์ดีๆในการเก็บข้อมูลมาวิเคราะห์

ประเด็นหนึ่งที่นักดาราศาสตร์ในปัจจุบันกำลังพยายามศึกษาและหาคำตอบมาตลอด คือ ดาวฤกษ์ในยุคแรกๆของเอกภพ นั้นมีธรรมชาติอย่างไร ความเข้าใจในเรื่องนี้จะช่วยให้นักดาราศาสตร์ตอบคำถามพื้นฐานได้มากมายโดยเฉพาะอย่างยิ่งธรรมชาติของเอกภพในยุคแรกๆ

ไม่กี่ปีมานี้ การตามล่าหาดาวฤกษ์ที่เก่าแก่ที่สุดเป็นไปอย่างเข้มข้นและมีการทำลายสถิติกันแทบจะเดือนต่อเดือน

ล่าสุด ทาคุยะ ฮาชิโมโตะ (Takuya Hashimoto) นักดาราศาสตร์แห่งมหาวิทยาลัยโอซากาซังเกียว (Osaka Sangyo University) ประเทศญี่ปุ่น และคณะได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อัลมา (ALMA) ตรวจจับคลื่นวิทยุจากกาแล็กซี MACS1149-JD1 ที่ดำรงอยู่ในช่วง 550 ล้านปีหลังจากเอกภพถือกำเนิดขึ้น ซึ่งเป็นกาแล็กซีที่อยู่ไกลและเก่าแก่มากๆ  โดยนักดาราศาสตร์ค้นพบสัญญาณของธาตุออกซิเจนจากบริเวณนั้น

ออกซิเจนที่เก่าแก่ขนาดนี้ไม่ใช่เรื่องธรรมดา มันบอกอะไรเราได้เยอะมาก

จุดกำเนิดของเอกภพที่เรียกว่าบิกแบงนั้นจะกำเนิดธาตุเบาๆอย่างไฮโดรเจน ฮีเลียม หรือ ลิเทียม ขึ้นมาก่อน  ต่อมาเมื่อธาตุเบาๆเหล่านี้มีรวมกันด้วยแรงโน้มถ่วงจนกลายเป็นดาวฤกษ์ ธาตุหนักๆอย่างออกซิเจนจึงจะถือกำเนิดขึ้นจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันภายในดาวฤกษ์  เมื่อดาวฤกษ์นั้นหมดอายุขัยของมัน ธาตุอย่างออกซิเจนจึงจะฟุ้งกระจายออกมา

การที่นักดาราศาสตร์พบออกซิเจนในกาแล็กซีที่มีอายุ 550 ล้านปีหลังจากเอกภพถือกำเนิด นั่นเป็นหลักฐานสำคัญที่ทำให้เรารู้ว่าต้องมีดาวฤกษ์เกิดขึ้นมาแล้วดับสิ้นลงก่อนหน้านั้นแน่ๆ

ฮาชิโมโตะและทีมนักวิจัย ทำการคำนวณจากข้อมูลที่ได้ก็พบว่าดาวฤกษ์ยุคแรกน่าจะถือกำเนิดขึ้นในช่วง 250 ล้านปีหลังจากบิกแบงซึ่งนับว่าเร็วกว่าที่นักดาราศาสตร์เคยคาดการณ์ไว้ถึง 150 ล้านปี ผลของการคำนวณนี้สอดคล้องกับข้อมูลเบื้องต้นที่ได้จากงานวิจัยที่ทางมหาวิทยาลัยแอริโซนาร่วมมือกับ MIT Haystack Observatory  (ในการทดลองชื่อการทดลอง EDGES experiment ) ซึ่งพบสัญญาณจากดาวฤกษ์ที่เกิดขึ้นเมื่อ 180 ปีหลังจากบิกแบง  (แต่ข้อมูลนี้ยังต้องรอการยืนยันจากกลุ่มวิจัยอื่นๆที่ทำการทดลองคล้ายกันเสียก่อน)

นอกจากนี้ ทีมนักวิจัยยังเก็บข้อมูลในช่วงคลื่นอินฟราเรด ทั้งจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและกล้องโทรทรรศน์สปิตเซอร์ เพื่อศึกษากาแล็กซีนี้ในภาพรวม ผลที่ได้สร้างความประหลาดใจให้กับนักดาราศาสตร์พอสมควร เมื่อพวกเขาพบว่าอัตราการเกิดของดาวฤกษ์ไม่เป็นไปตามแบบจำลองที่มีในปัจจุบัน

กล่าวคือ ในยุคแรกๆของเอกภพ นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดาวฤกษ์ควรจะเกิดขึ้นด้วยอัตราที่ช้า แล้วค่อยๆเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว แต่การสังเกตกลับพบว่าการเกิดของดาวฤกษ์เริ่มต้นด้วยอัตราที่สูงมาก จากนั้นจึงค่อยๆลดลงแล้วกลับมาเพิ่มใหม่อีกครั้ง

ทีมนักวิจัยเชื่อว่าอาจเป็นเพราะเรายังไม่รู้ธรรมชาติของดาวฤกษ์และเอกภพในยุคนั้นดี ทำให้นักดาราศาสตร์ไม่ได้ใส่ตัวแปรสำคัญที่จะส่งผลต่ออัตราการเกิดดาวฤกษ์ลงไปในแบบจำลอง หรือ ปรากฏการณ์ซูเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นในยุคนั้นอาจมีความแตกต่างไปจากที่เราสังเกตได้ในตอนนี้อย่างมากก็เป็นได้

ทีมนักวิจัยเชื่อว่าการตามหาตัวแปรที่ว่านี้จะกลายเป็นภารกิจสำคัญของกล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์ที่มีกำหนดการณ์จะส่งขึ้นสู่ห้วงอวกาศในปี ค.ศ. 2020 เพื่อสังเกตเอกภพในช่วงที่เพิ่งถือกำเนิด

ตอนนี้ยังไม่มีใครฟันธงได้ว่าดาวฤกษ์ดวงแรกจะเกิดขึ้นตอนไหนกันแน่ แต่ดูเหมือนนักดาราศาสตร์จะไล่ล่ากำเนิดของพวกมันและเข้าใกล้ขึ้นเรื่อยๆ

หนึ่งในนักวิจัยที่รวมงานนี้กล่าวสรุปว่าในเมื่อธาตุคาร์บอนที่ประกอบเป็นร่างกายสิ่งมีชีวิตอย่างเรา และออกซิเจนที่เราหายใจเข้าไป ล้วนแล้วแต่กำเนิดมาจากดาวฤกษ์ ในแง่หนึ่ง การเข้าถึงดาวฤกษ์ดวงแรกให้ได้จึงเป็นเหมือนการเข้าถึงต้นกำเนิดของธาตุที่ประกอบเป็นมนุษย์เราและสิ่งมีชีวิตบนโลกใบนี้อย่างแท้จริง

บทความโดย  อาจวรงค์  จันทมาศ

อ้างอิง

Early Star Formation Presents New Cosmic Mystery

 

http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/early-star-formation-presents-new-cosmic-mystery/

Date

มิถุนายน 4, 2018

Category

STEM NEWS