กล้องเจมส์ เวบบ์ ค้นพบ “กาแล็กซีล้อใหญ่” กาแล็กซีก้นหอยขนาดใหญ่ในยุคแรก

ทีมนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยมิลาน-บิคอกกา ประเทศอิตาลี ค้นพบกาแล็กซีชนิดก้นหอยขนาดมหึมา ซึ่งมีมวลมากกว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกประมาณ 5 เท่า โดยใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ (James Webb Space Telescope: JWST) ในการสังเกตการณ์ กาแล็กซีนี้มีชื่อเล่นว่า "บิ๊กวีล" (Big Wheel) หรือ “กาแล็กซีล้อใหญ่” อันเป็นผลมาจากการหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็วและขนาดที่ใหญ่โตของมัน

กาแล็กซีล้อใหญ่ (Big Wheel)

คาดว่ากาแล็กซีบิ๊กวีล หรือ “กาแล็กซีล้อใหญ่” มีอายุเพียงราว 2,000 ล้านปีหลังเกิดบิ๊กแบง ซึ่งถือเป็นช่วงต้นของประวัติศาสตร์จักรวาลที่มีอายุราว 13,800 ล้านปี ปัจจุบันกาแล็กซีนี้อยู่ห่างจากโลกประมาณ 11,700 ล้านปีแสง และนับเป็นหนึ่งในกาแล็กซีชนิดก้นหอยที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยค้นพบในจักรวาลยุคเริ่มต้น โดยมีขนาดครอบคลุมระยะทางกว่า 100,000 ปีแสง

นักดาราศาสตร์ได้ใช้เครื่องมือ Near-Infrared Spectrograph (NIRSpec) ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ เพื่อทำการสังเกตด้วยเทคนิคสเปกโตรสโคปี และยืนยันว่าบิ๊กวีลมีโครงสร้างแบบจานหมุน ซึ่งเป็นลักษณะสำคัญของกาแล็กซีชนิดก้นหอย การตรวจวัดเส้นโค้งการหมุนแสดงให้เห็นรูปแบบที่เรียกว่า “เส้นโค้งการหมุนแบบแบน” บ่งชี้ว่าความเร็วของวัตถุภายในกาแล็กซีจะเพิ่มขึ้นตามระยะทางจากศูนย์กลาง และคงที่ที่ระดับหลายร้อยไมล์ต่อวินาที ลักษณะดังกล่าวเป็นลักษณะทั่วไปที่พบในกาแล็กซีที่พัฒนาเต็มที่ในจักรวาลยุคปัจจุบัน 

ความเร็วการหมุนของบิ๊กวีลยังสอดคล้องกับหลักการความสัมพันธ์ทัลลี-ฟิชเชอร์ (Tully–Fisher Relation) ซึ่งแสดงความสัมพันธ์ระหว่างขนาดของกาแล็กซีกับความเร็วในการหมุน ส่งผลให้นักดาราศาสตร์เชื่อว่าแม้กาแล็กซีนี้จะก่อตัวขึ้นในยุคแรกของจักรวาล แต่กลับมีคุณสมบัติที่คล้ายกับกาแล็กซีขนาดใหญ่ที่มีอายุมากในยุคปัจจุบัน

ศาสตราจารย์ชาร์ลส์ สไตเดล (Charles Steidel) หัวหน้าผู้เขียนงานวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแห่งแคลิฟอร์เนีย (Caltech) กล่าวในแถลงการณ์ว่า “กาแล็กซีนี้มีความน่าทึ่งอย่างยิ่ง เนื่องจากเป็นหนึ่งในกาแล็กซีชนิดก้นหอยที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยพบ ซึ่งไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อนในยุคแรกของจักรวาล” 

กาแล็กซีล้อใหญ่มีพฤติกรรมเหนือความคาดหมายของนักดาราศาสตร์

สำหรับคำอธิบายเบื้องต้นเกี่ยวกับต้นเหตุของขนาดและพฤติกรรมที่ผิดคาดของบิ๊กวีล นักดาราศาสตร์ตั้งข้อสังเกตว่ากาแล็กซีนี้ตั้งอยู่ในบริเวณที่มีความหนาแน่นของกาแล็กซีสูงกว่าค่าเฉลี่ยของจักรวาลถึง 10 เท่า ซึ่งอาจเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งเสริมให้เกิดการสะสมมวลสารอย่างรวดเร็ว แตกต่างจากกาแล็กซีอื่น ๆ ที่ใช้เวลานานมากกว่า

ทางด้านของศาสตราจารย์เซบาสเตียโน คันตาลูโป (Sebastiano Cantalupo) ผู้เขียนร่วมของงานวิจัย อธิบายว่า สภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นสูงนี้อาจทำให้บิ๊กวีลสามารถสะสมก๊าซและโมเมนตัมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นองค์ประกอบสำคัญในการสร้างโครงสร้างแบบจานหมุนขนาดใหญ่ นอกจากนี้ การรวมตัวกันของกาแล็กซีที่มีก๊าซจำนวนมากในบริเวณดังกล่าวอาจเป็นอีกปัจจัยที่เร่งให้กาแล็กซีเติบโตอย่างรวดเร็ว

อย่างไรก็ตาม การค้นพบครั้งนี้จึงชี้ให้เห็นว่า แบบจำลองการก่อตัวของกาแล็กซีในปัจจุบันอาจยังไม่สมบูรณ์ โดยเฉพาะในกรณีของกาแล็กซีขนาดใหญ่ที่ปรากฏขึ้นอย่างรวดเร็วในสภาพแวดล้อมที่มีความหนาแน่นสูงอย่างบิ๊กวีล ซึ่งมีขนาดและมวลเกินกว่าที่ทฤษฎีจักรวาลวิทยาคาดการณ์ไว้ สำหรับงานวิจัยฉบับเต็มได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Nature Astronomy เมื่อวันที่ 17 มีนาคมที่ผ่านมา