“ดูนี่สิ” ข้อความของ Erica กล่าว เธอกำลังดูภาพแรกจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (JWST) ใหม่ล่าสุด เดือนกรกฎาคม 2565 เกือบหนึ่งสัปดาห์หลังจากภาพแรกจากกล้องซูเปอร์โทรทรรศน์ปฏิวัติวงการเผยแพร่ออกมา ยี่สิบห้าปีในการสร้าง มีพลังมากกว่ากล้องโทรทรรศน์รุ่นก่อนๆ หนึ่งร้อยถึงพันเท่า หนึ่งในการทดลองทางวิทยาศาสตร์ที่ใหญ่และทะเยอทะยานที่สุดในประวัติศาสตร์มนุษยชาติ ยากที่จะไม่พูดถึงขั้นสูงสุด และทั้งหมดคือความจริง
กล้องโทรทรรศน์นี้ใช้เวลาหลายสิบปีในการสร้าง เนื่องจากต้องทำ
ให้พับได้เพื่อให้พอดีกับด้านบนของจรวด และส่งขึ้นไปในอวกาศที่หนาวเย็น 1.5 ล้านกิโลเมตรจากโลก ที่นี่ ห่างไกลจากแสงความร้อนของโลก JWST สามารถตรวจจับแสงอินฟราเรดที่แผ่วเบาที่สุดจากจักรวาลอันไกลโพ้น
ฉันรู้เพียงเล็กน้อยว่าในภาพมีจุดสีแดงเล็ก ๆ ที่จะสั่นคลอนความเข้าใจของเราว่ากาแลคซีแรกก่อตัวขึ้นหลังจากบิกแบงได้อย่างไร หลังจากการวิเคราะห์หลายเดือน เพื่อนร่วมงานของฉันและฉันเพิ่งเผยแพร่ผลลัพธ์ของเราใน Nature เอริก้ากับฉันกำลังตามล่าเพื่อค้นพบกาแลคซีประเภทใหม่ๆ กาแล็กซีที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลอันทรงเกียรติพลาดไป แม้จะสำรวจท้องฟ้ามาหลายทศวรรษแล้วก็ตาม
เธอและฉันย้อนกลับไปเมื่อ 15 ปีที่แล้ว เราพบกันตอนที่เธอยังเป็นนักศึกษาปี 1 ที่วิทยาลัยศิลปศาสตร์แคลิฟอร์เนีย และฉันเพิ่งจบปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัย เพิ่งเริ่มงานแรกในฐานะนักวิจัยในลอสแองเจลิส JWST เป็นเพียงข่าวลือที่ห่างไกล
อย่างไรก็ตาม หลายปีต่อมา เส้นทางของเราก็มาบรรจบกันอีกครั้ง และตอนนี้ ผู้ช่วยศาสตราจารย์ Erica Nelson แห่งมหาวิทยาลัยโคโลราโด และฉันก็พบว่าตัวเองอยู่ที่ปลายหอกในการโจมตีข้อมูลแรกของ JWST ที่แท้จริง
“ยูเอฟโอ” เธอเรียกกาแลคซีใหม่ และฉันสามารถอ่านรอยยิ้มขนาดใหญ่ระหว่างบรรทัด: “วัตถุแบนราบสีแดงพิเศษ”เพราะพวกมันทั้งหมดดูเหมือนจานบิน ในภาพสีนั้นปรากฏเป็นสีแดงมากเนื่องจากแสงทั้งหมดออกมาในอินฟราเรด ในขณะที่กาแลคซีไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยความยาวคลื่นที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้
อินฟราเรดเป็นพลังพิเศษของ JWST ทำให้สามารถสอดแนมกาแลคซี
ที่อยู่ไกลที่สุดได้ แสงอัลตราไวโอเลตและแสงที่ตามองเห็นจากดาวดวงแรกและกาแล็กซีที่ก่อตัวขึ้นหลังจากบิกแบงถูกขยายออกโดยการขยายตัวของเอกภพขณะที่มันเดินทางมาหาเรา ดังนั้นเมื่อถึงเวลาที่แสงมาถึงเรา เราจึงเห็นว่ามันเป็นแสงอินฟราเรด
กาแลคซีมวลมากในยุคแรกเริ่มที่เป็นไปไม่ได้
กาแล็กซีทั้งหมดของ Erica ดูเหมือนจานรอง ยกเว้นอันเดียว ฉันจ้องที่จุดสีแดงเล็กๆ บนหน้าจอ นั่นไม่ใช่ยูเอฟโอ แล้วมันก็กระทบฉัน: นี่คือสิ่งที่แตกต่างออกไปมาก สำคัญกว่ามาก
ฉันเรียกใช้ซอฟต์แวร์วิเคราะห์บนเข็มหมุดเล็กๆ และแสดงตัวเลขออกมา 2 ตัว ได้แก่ ระยะทาง 13.1 พันล้านปีแสง มวล 100 พันล้านดวง และฉันก็เกือบสำลักกาแฟออกมา เราเพิ่งค้นพบสิ่งที่เป็นไปไม่ได้ กาแลคซีมวลมากในยุคแรกเริ่มที่เป็นไปไม่ได้
ที่ระยะทางนี้ แสงต้องใช้เวลาถึง 13 พันล้านปีจึงจะมาถึงเรา ดังนั้นเราจึงเห็นกาแล็กซีในช่วงเวลาที่เอกภพมีอายุเพียง 700 ล้านปี หรือเพียง 5% ของอายุปัจจุบันที่ 13.8 พันล้านปี หากเป็นความจริง กาแล็กซีนี้ได้ก่อกำเนิดดวงดาวจำนวนมากพอๆ กับทางช้างเผือกของเราในปัจจุบัน ในการบันทึกเวลา
กาแล็กซีเหล่านี้หยุดก่อตัวเป็นดาวแล้ว เราเรียกกาแล็กซีที่ตายแล้ว และนักดาราศาสตร์บางคนหมกมุ่นอยู่กับกาแล็กซีเหล่านี้ อายุที่เป็นตัวเอกของกาแลคซีที่ตายแล้วเหล่านี้บ่งชี้ว่าพวกมันต้องก่อตัวขึ้นก่อนหน้านี้มากในเอกภพ แต่กล้องฮับเบิลไม่สามารถระบุช่วงอายุก่อนหน้าของกาแลคซีที่มีชีวิตได้
กาแล็กซีที่ตายในยุคแรกๆ เป็นสิ่งมีชีวิตที่แปลกประหลาดอย่างแท้จริง บรรจุดาวฤกษ์จำนวนมากพอๆ กับทางช้างเผือก แต่มีขนาดเล็กกว่า 30 เท่า ลองนึกภาพผู้ใหญ่หนัก 100 กิโล แต่ยืนสูง 6 ซม. จุดสีแดงเล็ก ๆ ของเราก็แปลกประหลาดไม่แพ้กัน พวกมันดูเหมือนรุ่นลูกของกาแลคซีเดียวกัน มีน้ำหนัก 100 กิโลกรัม สูง 6 ซม.
ดาวมากเกินไปเร็วเกินไป
อย่างไรก็ตามมีปัญหา จุดสีแดงเล็กๆ เหล่านี้มีดวงดาวมากเกินไป เร็วเกินไป ดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นจากก๊าซไฮโดรเจน และทฤษฎีจักรวาลวิทยาพื้นฐาน (“บิ๊กแบง”) ทำให้คาดเดาได้ยากว่าจะมีก๊าซมากเท่าใดในการก่อตัวดาวฤกษ์
ในการสร้างกาแลคซีเหล่านี้อย่างรวดเร็ว คุณแทบจะต้องใช้ก๊าซทั้งหมดในเอกภพเพื่อเปลี่ยนเป็นดาวฤกษ์ด้วยประสิทธิภาพเกือบ 100% และนั่นเป็นเรื่องยากมาก ซึ่งเป็นศัพท์ทางวิทยาศาสตร์ที่แปลว่าเป็นไปไม่ได้ การค้นพบนี้สามารถเปลี่ยนความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการก่อตัวของกาแลคซีที่เก่าแก่ที่สุดในเอกภพ
Credit : เว็บแท้ / ดัมมี่ออนไลน์
