นักดาราศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (JWST) บันทึกภาพรายละเอียดสูงที่สุดเท่าที่เคยมีมาของกระบวนการก่อกำเนิดกาแล็กซี ในช่วงไม่กี่ร้อยล้านปีหลังเหตุการณ์บิกแบง (Big Bang) ผลลัพธ์ที่ได้สร้างความประหลาดใจแก่วงการวิทยาศาสตร์ เมื่อพบว่ากาแล็กซีในยุคแรกเริ่มนั้นมีสภาพที่วุ่นวายและไร้ระเบียบอย่างยิ่ง แตกต่างจากกาแล็กซีที่มีโครงสร้างสวยงามอย่างกาแล็กซีทางช้างเผือก (Milky Way) ของเราในปัจจุบันโดยสิ้นเชิง
ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ได้วิเคราะห์กาแล็กซีอายุน้อยกว่า 250 แห่ง ซึ่งถือกำเนิดขึ้นในช่วงที่เอกภพมีอายุเพียง 800 ล้านถึง 1,500 ล้านปี จากการศึกษาการเคลื่อนที่ของกลุ่มก๊าซภายในกาแล็กซีเหล่านี้ พวกเขาค้นพบว่ากาแล็กซีส่วนใหญ่เป็นระบบที่ปั่นป่วนและจับตัวกันเป็นก้อนอย่างไม่เป็นระเบียบ ยังไม่สามารถมีวิวัฒนาการไปสู่โครงสร้างจานหมุนที่ราบเรียบและมั่นคงได้อย่างที่เห็นในปัจจุบัน
ผลการวิจัยซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ชี้ให้เห็นว่า กาแล็กซีต่างๆ ค่อยๆ พัฒนาตนเองให้มีความสงบและเป็นระเบียบมากขึ้นเมื่อเอกภพมีอายุมากขึ้น แต่ในยุคแรกเริ่มนั้น ปรากฏการณ์การก่อกำเนิดดาวฤกษ์ (star formation) และความไม่เสถียรเชิงความโน้มถ่วง (gravitational instabilities) ได้สร้างความปั่นป่วนมหาศาล จนทำให้กาแล็กซีจำนวนมากไม่สามารถรักษาโครงสร้างที่เสถียรไว้ได้
เพื่อไขความลับนี้ ทีมวิจัยได้ใช้เครื่องมือ NIRCam ของกล้องเจมส์ เวบบ์ ในโหมดการทำงานพิเศษที่เรียกว่า “grism mode” ซึ่งไม่ค่อยถูกใช้งานบ่อยนัก โหมดนี้มีความสามารถในการจับแสงจางๆ จากก๊าซไฮโดรเจนที่แตกตัวเป็นไอออน (ionised hydrogen gas) ในกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลอย่างยิ่ง
“ผลการศึกษาก่อนหน้านี้เคยชี้ว่าอาจมีกาแล็กซีจานหมุนขนาดใหญ่และเป็นระเบียบก่อตัวขึ้นตั้งแต่ยุคแรกๆ ซึ่งไม่สอดคล้องกับแบบจำลองของเรา” ดร. ซานโดร ทักเคลลา (Dr. Sandro Tacchella) ผู้ร่วมเขียนงานวิจัยกล่าว “แต่เมื่อเราศึกษากาแล็กซีหลายร้อยแห่งที่มีมวลของดาวฤกษ์น้อยลง แทนที่จะมองแค่แห่งหรือสองแห่ง เราก็ได้เห็นภาพที่ใหญ่ขึ้น และมันสอดคล้องกับทฤษฎีมากกว่า นั่นคือ กาแล็กซียุคแรกเริ่มมีความปั่นป่วนสูง ไม่เสถียร และเติบโตผ่านการชนและรวมตัวกันบ่อยครั้ง รวมถึงการระเบิดก่อกำเนิดดาวฤกษ์อย่างรุนแรง”
การค้นพบครั้งนี้เปรียบเสมือนการเติมเต็มช่องว่างทางความรู้ระหว่าง “ยุคแห่งการรีไอออไนเซชัน” (epoch of reionisation) ซึ่งเป็นช่วงที่แสงแรกเริ่มส่องสว่างไปทั่วเอกภพ กับช่วง cosmic noon ซึ่งเป็นยุคที่การก่อกำเนิดดาวฤกษ์เกิดขึ้นในอัตราสูงสุด
งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นว่า ส่วนประกอบพื้นฐานของกาแล็กซีเปลี่ยนแปลงจากกลุ่มก้อนที่วุ่นวายไปสู่โครงสร้างที่เป็นระเบียบได้อย่างไร และกาแล็กซีอย่างทางช้างเผือกของเราก่อกำเนิดขึ้นมาด้วยวิธีใด
ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพอันน่าทึ่งของกล้องเจมส์ เวบบ์ ที่ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสำรวจพลวัตของกาแล็กซีในระดับที่ไม่เคยทำได้มาก่อน และนี่เป็นเพียงจุดเริ่มต้นเท่านั้น ก้าวต่อไปคือการผสมผสานข้อมูลนี้เข้ากับการสังเกตการณ์ฝุ่นและก๊าซเย็น เพื่อสร้างภาพที่สมบูรณ์ของกระบวนการก่อร่างสร้างตัวของกาแล็กซีแห่งแรกๆ ในประวัติศาสตร์ของเอกภพ
“นี่เป็นเพียงการเริ่มต้น” ดร. ทักเคลลา กล่าวทิ้งท้าย “ด้วยข้อมูลที่มากขึ้น เราจะสามารถติดตามการเติบโตของระบบที่ปั่นป่วนเหล่านี้ และทำความเข้าใจว่าพวกมันกลายมาเป็นกาแล็กซีกังหันที่สง่างามอย่างที่เราเห็นในทุกวันนี้ได้อย่างไร”
ข้อมูลอ้างอิง: Space Daily
- ‘Messy’ galaxies in the early universe struggled to settle
About The Author
