กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope หรือ JWST) ได้สร้างความตะลึงให้กับนักดาราศาสตร์อีกครั้ง ด้วยการตรวจจับโมเลกุลอินทรีย์ที่แข็งตัวอยู่รอบดาวฤกษ์เกิดใหม่ในกาแล็กซีแคระใกล้เคียง ซึ่งถือเป็นวัตถุดิบสำคัญที่จำเป็นต่อการกำเนิดของชีวิต
การค้นพบครั้งนี้เกิดขึ้นในเมฆแมกเจลแลนใหญ่ (Large Magellanic Cloud หรือ LMC) ซึ่งเป็นกาแล็กซีแคระเพื่อนบ้านของกาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา โดย JWST ได้ใช้เครื่องมือรังสีอินฟราเรดระยะกลาง (MIRI) ตรวจพบโมเลกุลอินทรีย์เชิงซ้อน (Complex Organic Molecules หรือ COMs) ในรูปของน้ำแข็งที่จับตัวอยู่บนฝุ่นรอบดาวฤกษ์ยักษ์กำลังก่อตัวดวงหนึ่งชื่อว่า ST6
การพบ COMs หรือโมเลกุลที่มีอะตอมของคาร์บอนมากกว่าหกอะตอม ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของกรดอะมิโนและน้ำตาล องค์ประกอบหลักของสิ่งมีชีวิตตามที่เราเข้าใจในกาแล็กซีอื่นที่ไม่ใช่ทางช้างเผือก ถือเป็นการเปิดศักราชใหม่ในการทำความเข้าใจจุดกำเนิดทางเคมีของชีวิตในจักรวาล
ผลการวิจัยซึ่งตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal Letters อธิบายว่า ทีมนักวิจัยที่นำโดย Marta Sewiło จากมหาวิทยาลัยแมริแลนด์ สามารถระบุโมเลกุลน้ำแข็งเหล่านี้ได้ในบริเวณก่อกำเนิดดาวฤกษ์ N158 ซึ่งอยู่ไม่ไกลจากเนบิวลาทารันทูลา (Tarantula Nebula) อันโด่งดัง โดยมีระยะทางห่างออกไปประมาณ 163,000 ปีแสง
โมเลกุลอินทรีย์ซับซ้อน (Complex organic molecules) ในชั้นน้ำแข็งที่เคลือบอยู่บนเม็ดฝุ่นรอบ ๆ ดาวฤกษ์แรกเกิด (protostar) ชื่อ ST6 ในเมฆแมกเจลแลนใหญ่
(เครดิตภาพ: NASA’s Goddard Space Flight Center)
สิ่งที่ทำให้การค้นพบนี้มีความก้าวหน้าอย่างยิ่งคือ สถานะของโมเลกุลที่ถูกตรวจพบ เพราะสารประกอบเหล่านี้อยู่ในสถานะน้ำแข็ง ซึ่งเป็นช่วงก่อนที่ความร้อนจากการกำเนิดของดาวฤกษ์จะทำให้น้ำแข็งระเหยกลายเป็นแก๊ส การตรวจพบในสภาวะนี้จึงให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับขั้นตอนเคมีเริ่มแรกสุด
การค้นพบนี้ตอกย้ำถึงความสามารถอันเหนือชั้นของ JWST ในการมองทะลุลึกเข้าไปในแหล่งกำเนิดดาวฤกษ์ที่มืดมิดในอวกาศได้ลึกกว่ากล้องโทรทรรศน์ใด ๆ ที่ผ่านมา
เมฆแมกเจลแลนใหญ่นั้นเปรียบเสมือน “แคปซูลเวลาทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์” เนื่องจากมีปริมาณธาตุหนัก (Heavy elements) ต่ำกว่าและมีรังสีอัลตราไวโอเลตเข้มข้น ซึ่งเลียนแบบสภาวะที่เคยเกิดขึ้นในกาแล็กซีเมื่อหลายพันล้านปีก่อน การศึกษาดาวฤกษ์ ST6 จึงช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ว่า เคมีที่ซับซ้อนอาจถือกำเนิดขึ้นได้อย่างไรในจักรวาลยุคต้น
ปริมาณ COMs ที่ค่อนข้างน้อยเมื่อเทียบกับพื้นที่ใกล้เคียงในกาแล็กซีทางช้างเผือก บ่งชี้ว่า สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันมีอิทธิพลต่อการก่อตัวของโมเลกุลอินทรีย์อย่างไร
นอกจากนี้ JWST ยังพบร่องรอยการดูดกลืนแสงที่ยังไม่สามารถระบุได้ชัดเจน ซึ่งอาจเป็นเครื่องหมายของปฏิกิริยาเคมีที่น่าสนใจยิ่งกว่านี้
Sewiło กล่าวเสริมว่า “เราพบหลักฐานที่ว่าร่องรอยการดูดกลืนแสงที่ยังไม่ทราบที่มาบางส่วน อาจเป็นของไกลโคอัลดีไฮด์ (glycolaldehyde) ซึ่งเป็นสารตั้งต้นของไรโบส (ribose) อันเป็นส่วนประกอบสำคัญของ RNA แต่ยังคงต้องมีการทดลองในห้องปฏิบัติการเพิ่มเติมเพื่อยืนยัน”
หากได้รับการยืนยัน การค้นพบนี้จะสนับสนุนสมมติฐานที่ว่า จักรวาลได้เริ่มประกอบรวมวัตถุดิบทางชีววิทยาขึ้นมาอย่างกว้างขวางและเร็วกว่าที่เคยคาดการณ์ไว้
การตรวจจับ COMs ในรูปแบบน้ำแข็งทำให้เราเห็นภาพพัฒนาการของโมเลกุลก่อนที่ดาวฤกษ์จะส่องสว่างอย่างเต็มที่ เมื่อดาวฤกษ์ ST6 ร้อนขึ้นเรื่อย ๆ น้ำแข็งที่ห่อหุ้มอยู่จะระเหิด ปล่อยโมเลกุลเหล่านี้ออกสู่ห้วงอวกาศ ซึ่งอาจเกิดปฏิกิริยาเพิ่มเติมเพื่อสร้างสารประกอบที่ซับซ้อนยิ่งขึ้นไปอีก เช่น กรดอะมิโน ที่นักวิทยาศาสตร์เคยค้นพบในดาวหางในระบบสุริยะของเรา ซึ่งเป็นซากที่หลงเหลือจากกระบวนการที่คล้ายคลึงกันเมื่อ 4,500 ล้านปีก่อน
การทำงานร่วมกันระหว่างการสังเกตการณ์และการทดลองนี้คือหัวใจของเคมีดาราศาสตร์ (Astrochemistry) ซึ่งเป็นสาขาวิชาที่เชื่อมโยงวิทยาศาสตร์อวกาศและจุดกำเนิดของชีวิต การทำแผนที่เคมีน้ำแข็งของเมฆแมกเจลแลนใหญ่ จึงไม่เพียงแต่เผยความลับของเรือนเพาะชำดาวฤกษ์อันห่างไกลเท่านั้น แต่ยังเป็นการย้อนรอยขั้นตอนแรกของเส้นทางการกำเนิดทางเคมีของชีวิตทั่วทั้งจักรวาลอีกด้วย
ข้อมูลอ้างอิง: Daily Galaxy
- Astronomers Stunned as JWST Detects Life’s Ingredients in a Distant Galaxy