กล้องเจมส์ เว็บบ์ ยืนยันการพบหนึ่งในกาแล็กซียุคแรกสุดของเอกภพ

นักดาราศาสตร์พบว่าดาราจักร CEERS2 5429 หรือกาแล็กซี Maisie ที่ถูกจับภาพได้โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ เมื่อปีที่แล้ว เป็นหนึ่งในกาแล็กซีแห่งแรกสุดของเอกภพ

ข้อมูลล่าสุดจากการศึกษาข้อมูลสเปกตรัมเพิ่มเติม โดยคณะนักดาราศาสตร์จากนานาประเทศ พบว่าดาราจักรดังกล่าวอยู่ในช่วงประมาณ 13,400 ล้านปีที่แล้ว หรือราว 390 ล้านปีหลังการเกิดบิ๊กแบง นับเป็น 1 ใน 4 กาแล็กซีแรกสุดของเอกภพที่มนุษย์ได้เคยสำรวจพบ และแน่นอนว่าทั้ง 4 กาแล็กซีต่างพบโดยกล้องเจมส์ เว็บบ์

สตีเวน ฟินเคลสไตน์ หัวหน้าทีมวิจัยสำหรับโครงการ CEERS ที่ใช้กล้องเจมส์ เว็บบ์ เพื่อศึกษาดาราจักรในยุคแรกเริ่ม เปิดเผยว่า “สิ่งที่น่าตื่นเต้นของกาแล็กซี Maisie คือนี่เป็นดาราจักรไกลโพ้นแห่งแรกๆ ที่พบโดยกล้องเจมส์ เว็บบ์ และยังเป็นกาแล็กซีแรกที่ได้รับการยืนยันอายุผ่านข้อมูลสเปกตรัม”

สำหรับชื่อกาแล็กซี Maisie มาจากชื่อลูกสาวของฟินเคลสไตน์ที่มีอายุครบ 9 ขวบพอดี ณ วันที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ได้ค้นพบดาราจักรแห่งนี้ เมื่อเดือนสิงหาคม 2022 หรือเพียงหนึ่งเดือนหลังการเริ่มปฏิบัติภารกิจด้านวิทยาศาสตร์ของกล้องดังกล่าว

ทั้งนี้ เอกภพไม่ได้แปะป้ายระบุอายุของวัตถุต่างๆ ไว้ว่าดาวฤกษ์หรือกาแล็กซีทั้งหลายกำเนิดขึ้นมาตอนไหน แต่นักดาราศาสตร์สามารถศึกษาหาเบาะแสได้คร่าวๆ จากการเลื่อนไปทางแดง (Redshift) ของแสงจากวัตถุนั้น โดยมีสาเหตุมาจากการขยายตัวของเอกภพ และจากกฎของฮับเบิล ยิ่งวัตถุอยู่ไกลมากเท่าไรก็ยิ่งมีความยาวคลื่นที่ถูกเลื่อนออกให้ยาวขึ้นเท่านั้น

ดังนั้นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ จึงถูกออกแบบมาให้ศึกษาดาราศาสตร์ย่านอินฟราเรด เพื่อตรวจหากาแล็กซียุคแรกเริ่มที่แสงของมันถูกยืดให้มีความยาวคลื่นมากกว่าแสงสีแดง หรือถูกเลื่อนไปจากช่วงคลื่นที่ตามองเห็น และใช้ค่า z เพื่อแทนค่าการเลื่อนทางแดงของวัตถุต่างๆ โดยค่า z = 0 หมายถึงสิ่งนั้นไม่มีการเลื่อนทางแดง ส่วนค่า z = 1 แปลว่าแสงดังกล่าวเดินทางออกมาเมื่อ 7,731 ล้านปีที่แล้ว และเพิ่มขึ้นตามลำดับ

การวัดอายุของกาแล็กซี Maisie ในตอนแรก ทีมผู้ค้นพบได้ใช้วิธีวัดความเข้มแสงผ่านฟิลเตอร์ และประมาณค่าการเลื่อนทางแดงหรือค่า z = 14.3 เทียบเท่ากับ 290 ล้านปีหลังการเกิดบิ๊กแบง แต่การวัดค่าสเปกตรัมผ่านอุปกรณ์ NIRSpec และการวิเคราะห์ข้อมูลเพิ่มเติม พบว่ากาแล็กซีดังกล่าวมีค่า z = 11.4 เท่านั้น หรือเท่ากับช่วง 390 ล้านปีหลังการเกิดบิ๊กแบง

นอกจากการเปิดเผยข้อมูลล่าสุดของกาแล็กซี CEERS2 5429 ทีมวิจัยในโครงการ CEERS ก็กำลังศึกษาและประมวลข้อมูลของกาแล็กซีอีกประมาณ 10 แห่ง ที่อาจอยู่ไกลจากเรามากกว่ากาแล็กซี Maisie และแย่งตำแหน่งดาราจักรแห่งแรกสุดเท่าที่มนุษย์สามารถตรวจพบได้

ทั้งนี้ จากการขยายตัวของเอกภพ แม้แสงจากกาแล็กซี Maisie จะเดินทางออกมาเมื่อจักรวาลมีอายุเพียง 390 ล้านปี หรือใช้เวลาราว 13,400 ล้านปีเพื่อมาถึงโลกเรา แต่ระยะห่างของดาราจักรดังกล่าวจากโลกในตอนนี้อาจไกลถึง 26,000 ล้านปีแสงแล้ว

ในช่วงเวลาไล่เลี่ยกับการค้นพบกาแล็กซี Maisie มีทีมนักดาราศาสตร์ในโครงการ GLASS หรือ Grism Lens-Amplified Survey from Space พบกาแล็กซี GLASS-z12 (z13 ณ ตอนที่ค้นพบ) ที่มีค่าเลื่อนทางแดงหรือ z = 12.1 เทียบเท่ากับช่วง 350 ล้านปีหลังการเกิดบิ๊กแบง โดยเป็นกาแล็กซีที่ไกลที่สุดด้วยข้อมูลในปัจจุบัน และมี ดร.ณิชา ลีโทชวลิต นักวิจัยของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ เป็นหนึ่งในผู้ร่วมค้นพบกาแล็กซีดังกล่าว

การศึกษากาแล็กซียุคแรกหรือช่วง Reionization เป็นหนึ่งในภารกิจหลักของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ซึ่งเป็นการศึกษาช่วงเวลาที่อะตอมไฮโดรเจนในเอกภพเริ่มรวมตัวกันจนก่อตัวเป็นดาวฤกษ์ ที่จักรวาลของเราเปลี่ยนผ่านจากยุคมืดมิดเข้าสู่ช่วงเวลารุ่งอรุณที่มีแสงเรืองจากดาวฤกษ์และดาราจักรต่างๆ ช่วยให้นักดาราศาสตร์ไขคำตอบว่าช่วง Reionization เริ่มต้นตอนไหน เกิดจากอะไร และกาแล็กซีในยุคแรกมีความแตกต่างจากปัจจุบันมากน้อยเพียงใด

ภาพ: NASA / STScI / CEERS / TACC / University of Texas at Austin / S. Finkelstein / M. Bagley

อ้างอิง: