ฮือฮา! นักดาราศาสตร์ไทย ค้นพบ "กาแล็กซีมวลน้อย" สุดหายากเพิ่มอีก 13 กาแล็กซี

นับเป็นข่าวดีสำหรับคนไทย และอีกความสำเร็จของวงการดาราศาสตร์ของประเทศไทย เมื่อนักดาราศาสตร์ของไทย สามารถค้นพบกาแล็กซีมวลน้อยเพิ่มอีก 13 กาแล็กซี ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์

โดยเพจเฟซบุ๊ก NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ  เปิดเผยว่า นักวิจัย NARIT ได้ค้นพบกาแล็กซีมวลน้อยเพิ่มอีก 13 กาแล็กซี ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ 

ดร. ณิชา ลีโทชวลิต นักวิจัย NARIT กลุ่มวิจัยจักรวาลวิทยาและดาราศาสตร์ทฤษฎี นำทีมนักดาราศาสตร์ ภายใต้เครือข่ายวิจัย GLASS collaboration ใช้ข้อมูลจากภาพชุดแรก ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ค้นหากาแล็กซีขนาดเล็ก ซึ่งเกิดขึ้นในขณะที่เอกภพ มีอายุประมาณ 550 - 700 ล้านปี หรือประมาณ 13,000 ล้านปีก่อน ค้นพบกาแล็กซีที่มีมวลน้อยกว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา 10 - 100 เท่า จำนวน 13 กาแล็กซี นับเป็นกาแล็กซีอีกกลุ่มหนึ่งที่มีมวลน้อยที่สุด เท่าที่เคยค้นพบในช่วงดังกล่าวของเอกภพ  

การค้นพบนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์ มีข้อมูลกาแล็กซีมวลน้อยในช่วงเวลาดังกล่าวของเอกภพเพิ่มมากขึ้น และมากพอที่จะนำมาใช้วิเคราะห์คุณสมบัติทางสถิติได้ งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Astrophysical Journal Letters  

เมื่อประมาณ 13,000 ล้านปีก่อน ขณะที่เอกภพมีอายุประมาณ 550-700 ล้านปี เป็นช่วงที่สสารระหว่างกาแล็กซีกลับกลายเป็นพลาสมาอีกครั้ง เรียกว่ายุค Epoch of Reionization เพื่อที่จะเข้าใจวิวัฒนาการเอกภพในยุคดังกล่าว นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องศึกษากาแล็กซีในยุค Epoch of Reionization ทั้งมวล อายุ รูปร่าง หรือแม้กระทั่งความเป็นโลหะของกาแล็กซีดังกล่าว โดยเฉพาะกาแล็กซีที่มีมวลน้อย

แต่อย่างไรก็ตาม การสังเกตการณ์กาแล็กซีมวลน้อยทำได้ค่อนข้างยาก เนื่องจากกาแล็กซีเหล่านั้นอยู่ห่างจากโลกของเรามาก และมีความสว่างน้อยมาก ทำให้ต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ เช่น กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ 

งานวิจัยนี้ คณะผู้วิจัยได้ใช้ข้อมูลภาพถ่ายชุดแรกของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ ภายใต้โครงการวิจัย GLASS-JWST-ERS program ค้นหากาแล็กซีมวลน้อย ซึ่งภาพถ่ายชุดแรกนั้นใช้อุปกรณ์ NIRCam สังเกตการณ์เป็นระยะเวลา 20 ชั่วโมง ภาพที่ได้จากอุปกรณ์นี้จะทำให้ได้ภาพถ่ายใน 7 ฟิลเตอร์ ในช่วงความยาวคลื่นอินฟราเรดที่ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า ครอบคลุมความยาวคลื่นระหว่าง 900 – 4,400 นาโนเมตร ข้อมูลจากภาพถ่ายที่ได้ นำมาสู่การค้นพบกาแล็กซีใหม่ 13 กาแล็กซี ที่มีมวลน้อยกว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกของเรา 10-100 เท่า 

เมื่อนำข้อมูลกาแล็กซีที่ถูกค้นพบใหม่มาคำนวณ พบว่ากาแล็กซีเหล่านี้กำลังมีดาวฤกษ์เกิดใหม่จำนวน 1-10 ดวงต่อปี และอายุเฉลี่ยของดาวฤกษ์ภายในกาแล็กซีเหล่านี้อยู่ระหว่าง 30-200 ล้านปี เป็นไปตามทฤษฎีที่นักดาราศาสตร์ได้คาดการณ์ไว้ นอกจากนี้ จากข้อมูลอายุของดาวฤกษ์ คณะผู้วิจัยสามารถสร้างสูตรคำนวณอย่างง่าย เพื่อประมาณอัตราการเกิดของดาวฤกษ์ใหม่ รวมถึงมวลของกาแล็กซีได้อีกด้วย

 

ทำความรู้จัก "กาแลคซี" คืออะไร แล้วมีกี่แบบ 

เว็บไซต์ https://www.scimath.org/ ได้มีการระบุไว้ว่า กาแล็กซี หรือ ดาราจักร คือ อาณาจักรของดวงดาวที่อยู่รวมกันด้วยแรงโน้มถ่วง นอกจากดาวฤกษ์จำนวนหลายแสนล้านดวงแล้ว กาแล็กซียังประกอบด้วยเทห์ฟ้าอื่น เช่น เนบิวลา และ สสารระหว่างดาว ที่รวมกันอย่างเป็นระบบด้วยแรงโน้มถ่วง กาแล็กซีอาจมีขนาดเล็กหรือใหญ่แตกต่างกันไป โดยกาแล็กซีขนาดใหญ่ อาจมีดาวฤกษ์เป็นสมาชิกถึงล้านล้านดวง หรือกาแล็กซีขนาดเล็กก็อาจมีดาวฤกษ์เป็นสมาชิกเพียงสิบล้านดวง 


เมื่อมีหลักฐานสำคัญหลายประการสนับสนุนให้ทฤษฎีบิกแบง ( Big Bang ) เป็นคำอธิบายการเกิดเอกภพที่ได้รับการยอมรับในปัจจุบัน นักวิทยาศาสตร์จึงเชื่อว่า กาแล็กซีเกิดขึ้นในช่วงเวลาหลังจากเหตุการณ์บิกแบงประมาณ 1,000 ล้านปี โดยเกิดจากการรวมตัวกันของกลุ่มแก๊สและฝุ่นต่าง ๆ วิวัฒนาการเป็นกลุ่มดวงดาว หรือกลายเป็นองค์ประกอบอื่น ๆ  ที่อยู่รวมกันได้อย่างเป็นระบบ กระทั่งกลายเป็นกาแล็กซีที่กินอาณาเขตมหาศาลและมีรูปร่างลักษณะที่แตกต่างกันออกไป 

กาแล็กซีมีกี่ประเภท 

เนื่องจากกาแล็กซีมีรูปร่างลักษณะที่แตกต่างกัน จึงสามารถแบ่งประเภทเป็น 2 ประเภทใหญ่ ๆ คือ กาแล็กซีปกติ ( regular galaxy ) เป็นกาแล็กซีที่มีรูปร่างสัณฐานชัดเจน สามารถจัดประเภทตามแผนภาพส้อมเสียงของฮับเบิล ( Hubble Turning Fork ) ได้

อีกประเภทหนึ่งคือ กาแล็กซีไม่มีรูปแบบ ( irregular galaxy ) คือ กาแล็กซีที่ไม่มีรูปร่างสัณฐานชัดเจน เช่น กาแล็กซีแมกเจลแลนใหญ่

แผนภาพส้อมเสียงของฮับเบิล จัดทำขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน คือ เอ็ดวิน ฮับเบิล ในปี ค.ศ. 1936 เขาได้เสนอแผนภาพที่มีลักษณะคล้ายส้อม เพื่อใช้ในการจำแนกประเภทของกาแล็กซีตามรูปร่างสัณฐาน
 

ซึ่งจากภาพ กาแล็กซีที่มีรูปร่างสัณฐานชัดเจน ได้ถูกแบ่งออกเป็น 3 ประเภท  ดังนี้ 

กาแล็กซีรี ( elliptical galaxy ) เป็นกาแล็กซีที่มีสัณฐานเป็นทรงรี มีการกระจายของแสงดาวฤกษ์อย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งกาแล็กซี ใช้รหัสแทนด้วยตัวอักษร E ตามด้วยหมายเลข 1 - 7 ซึ่งบ่งบอกระดับความรี เช่น กาแล็กซีเอ็ม 87 เป็นกาแล็กซีประเภท E0 คือ มีรูปร่างรีน้อยที่สุด แต่หากเป็นรหัส E7 แสดงว่ามีความรีมากที่สุดนั่นเอง

กาแล็กซีแบบกังหันหรือก้นหอย ( spiral galaxy ) เป็นกาแล็กซีที่มีดาวฤกษ์กระจุกหนาแน่นอยู่ที่ส่วนใจกลาง (nucleus) ของกาแล็กซี และค่อย ๆ กระจายออกไปรอบ ๆ จากตรงกลาง ส่วนที่กระจายจากตรงกลางเรียกว่า ส่วนแขน ซึ่งมีลักษณะกระจายออกคล้ายใบพัดของกังหัน กาแล็กซีแบบกังหันสามารถแบ่งตามสัณฐานของส่วนใจกลางและลักษณะโครงสร้างการกระจายออกจากส่วนใจกลาง เป็น 2 ประเภทย่อย ดังนี้

กาแล็กซีกังหัน ( spiral galaxy ) เป็นกาแล็กซีที่มีส่วนใจกลางหนาแน่น มีความสว่างชัดเจน แบ่งแยกย่อยเป็น 3 แบบ โดยใช้สัญลักษณ์ คือ Sa Sb และ Sc ซึ่งมีรูปร่างแตกต่างกัน คือ
Sa มีส่วนใจกลางใหญ่มาก สังเกตเห็นส่วนแขนไม่ชัดเจน
Sb มีส่วนใจกลางใหญ่ปานกลาง สังเกตเห็นส่วนแขนชัดเจน
Sc มีส่วนใจกลางขนาดเล็ก สังเกตเห็นส่วนแขนเป็นแนวยาวได้ชัดเจนที่สุด

กาแล็กซีกังหันแบบมีคาน ( barred spiral galaxy ) เป็นกาแล็กซีที่มีส่วนใจกลางหนาแน่น และมีโครงสร้างที่คล้ายคานพาดผ่านส่วนใจกลาง แบ่งแยกย่อยเป็น 3 แบบ โดยใช้สัญลักษณ์ คือ SBa SBb และ SBc ซึ่งมีรูปร่างแตกต่างกัน คือ
SBa มีส่วนใจกลางใหญ่มาก สังเกตเห็นส่วนคานไม่ชัดเจน
SBb มีส่วนใจกลางใหญ่ปานกลาง สังเกตเห็นส่วนคานชัดเจน
SBc มีส่วนใจกลางขนาดเล็ก สังเกตเห็นส่วนคานชัดเจนที่สุด

ซึ่งจากการศึกษาของนักวิทยาศาสตร์ พบว่ากาแล็กซีส่วนใหญ่ที่พบร้อยละ 77 เป็นกาแล็กซีแบบกังหันซึ่งมีทั้งกาแล็กซีกังหันและกาแล็กซีกังหันแบบมีคาน เช่น กาแล็กซีเอ็นซีจี 1073 มีรูปร่างแบบ SBcกาแล็กซีทางช้างเผือก มีรูปร่างแบบ SBb เป็นต้น

กาแล็กลูกสะบ้าหรือกาแล็กซีเลนส์ ( lenticular galaxy ) เป็นกาแล็กซีที่มีลักษณะก้ำกึ่งระหว่างกาแล็กซีรีและกาแล็กซีแบบกังหัน กล่าวคือ การกระจายตัวของดาวฤกษ์ไม่สม่ำเสมอ แต่มีการกระจุกหรือหนาแน่นตรงส่วนใจกลาง แต่ไม่มีส่วนแขนที่กระจายออก การกระจายของดาวฤกษ์เป็นลักษณะกระจายออกทุกทิศทาง ล้อมรอบส่วนใจกลางลักษณะคล้ายจาน สัญลักษณ์ที่ใช้ คือ ตัวอักษร S0 เช่น กาแล็กซีเอ็นซีจี 1201

จากการจำแนกประเภทของกาแล็กซีแล้ว จะพบว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกที่โลกของเราอยู่นั้น จัดอยู่ในประเภทกาแล็กซีกังหันแบบมีคาน ( SBb ) 

ทำความรู้จักกาแล็กซีทางช้างเผือก

กาแล็กซีที่ระบบสุริยะเป็นสมาชิกอยู่ คือ กาแล็กซีทางช้างเผือกสำหรับคนไทย หรือกาแล็กซีทางน้ำนม ( The Milky way galaxy ) สำหรับชาวตะวันตก ทั้งนี้ถึงแม้จะมีชื่อเรียกแตกต่างกัน แต่สิ่งที่ทุกชนชาติสังเกตเห็นเหมือนกันในคืนที่ท้องฟ้าปลอดโปร่ง จะมีแผ่นฝ้าสีขาวจาง ๆ คล้ายเมฆ เรียงตัวเป็นแนวยาวพาดผ่านท้องฟ้าในทิศทางของกลุ่มดาวแมงป่อง กลุ่มดาวคนยิงธนู กลุ่มดาวนกอินทรี และกลุ่มดาวหงส์ ซึ่งแผ่นฝ้าสีขาว ๆ เป็นแนวยาวพาดผ่านท้องฟ้า ( ทางช้างเผือก ) ที่มองเห็นนั้นเป็นเพียงแค่ส่วนหนึ่งของกาแล็กซีทางช้างเผือกเท่านั้น 

จากการศึกษาของนักดาราศาสตร์ ทำให้สรุปได้ว่า กาแล็กซีทางช้างเผือกมีขนาด 1 แสนปีแสง มีดาวฤกษ์ประมาณ 1 - 4 แสนล้านดวง มีมวลประมาณ 5.8 แสนล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ โดยตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะนั้น ไม่ได้อยู่ที่ส่วนใจกลางของกาแล็กซี แต่อยู่ห่างจากส่วนใจกลาง ประมาณ 30,000 ปีแสง โครงสร้างของกาแล็กซีทางช้างเผือก ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก ๆ คือ นิวเคลียส จาน และฮาโล 


นิวเคลียส ( nucleus ) คือ ส่วนที่เป็นบริเวณใจกลางของกาแล็กซี หรืออาจเรียกว่า ส่วนโป่ง ( bulge ) โดยในบริเวณนี้จะมีความสว่างมาก เนื่องจากมีดาวฤกษ์หนาแน่น

จาน ( disk ) คือ บริเวณที่มีดาวฤกษ์กระจายตัวออกจากส่วนใจกลาง คล้ายส่วนที่เป็นแขนของกาแล็กซี มีองค์ประกอบคือ ฝุ่น แก๊ส และดาวฤกษ์จำนวนมาก

ฮาโล ( Halo ) คือ บริเวณรอบ ๆ ส่วนโป่ง โดยเป็นส่วนที่มีดาวฤกษ์ รวมตัวเป็นกลุ่มหรือกระจุก เรียกว่า กระจุกดาวทรงกลม โดยดาวเหล่านี้เป็นกลุ่มดาวที่มีอายุมาก

ขอบคุณข้อมูลจาก : NARIT สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ
https://www.scimath.org/lesson-earthscience/item/11672-2020-06-30-07-25-49