นักวิทยาศาสตร์ค้นพบ "สายใยจักรวาล" ความยาว 50 ล้านปีแสง โครงสร้างการหมุนที่ใหญ่ที่สุดในจักรวาล

วันที่ 4 ธันวาคมที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบสิ่งที่อาจเป็นวัตถุที่มีการหมุนที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีการค้นพบในจักรวาล โครงสร้างที่น่าทึ่งนี้ คือ สายใยสสารจักรวาล (Cosmic filament) ที่มีความยาวถึง 50 ล้านปีแสง และการค้นพบนี้ท้าทายความรู้เดิมของนักดาราศาสตร์เกี่ยวกับอิทธิพลของสภาพแวดล้อมที่มีต่อวิวัฒนาการของกาแล็กซี

รายละเอียดของสายใยสสารจักรวาล

สายใยนี้ตั้งอยู่ห่างจากโลกประมาณ 140 ล้านปีแสง มันเป็นเส้นใยในโครงข่ายจักรวาล (Cosmic web) ซึ่งประกอบด้วยสสารมืดเป็นส่วนใหญ่และมีสสารปกติแทรกอยู่ สายใยนี้มีโครงสร้างที่ซ้อนกันดังนี้

โครงสร้างหลัก มีลักษณะเป็นสายใยขนาดใหญ่ที่มีความยาว 50 ล้านปีแสง และเป็นที่ตั้งของกาแล็กซีรวมประมาณ 300 กาแล็กซี

แกนกลาง มีลักษณะเป็นแถวของกาแล็กซี 14 กาแล็กซี ที่เรียงตัวกันเกือบเป็นเส้นตรง แถวของกาแล็กซีนี้มีความยาว 5.5 ล้านปีแสง และกว้าง 117,000 ปีแสง ซึ่งมีความกว้างมากกว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกของเราเสียอีก กาแล็กซีเหล่านี้อุดมไปด้วยก๊าซไฮโดรเจน ซึ่งจำเป็นต่อการก่อตัวของดาวฤกษ์

โครงสร้างการหมุนแบบคู่ (Dual Motion) 

สิ่งที่ทำให้โครงสร้างนี้ไม่ธรรมดา คือ การหมุน นักวิจัยพบว่าสายใยนี้หมุนด้วยความเร็วประมาณ 68 ไมล์ต่อวินาที หรือ 110 กิโลเมตรต่อวินาที และมีกาแล็กซีจำนวนมากในแถวกลาง กำลังหมุนไปในทิศทางเดียวกันกับทิศทางการหมุนของสายใย 

กาแล็กซีแต่ละกาแล็กซีหมุนรอบแกนของตัวเอง และหมุนรอบแกนยาวของสายใยด้วยความเร็ว 68 ไมล์ต่อวินาที หรือ 110 กิโลเมตรต่อวินาที ในทิศทางเดียวกัน การเคลื่อนที่แบบคู่ (Dual motion) นี้ทำให้โครงสร้างนี้เป็นหนึ่งในโครงสร้างการหมุนที่เหนียวแน่นและใหญ่ที่สุดเท่าที่รู้จักในจักรวาล

ไลลา ยุง (Lyla Jung) นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด ผู้ร่วมนำการศึกษากล่าวว่า “คุณสามารถเปรียบเทียบมันได้กับเครื่องเล่นถ้วยหมุนในสวนสนุก กาแล็กซีแต่ละดวงก็เหมือนถ้วยที่กำลังหมุน แต่แท่นทั้งหมดก็คือ สายใยจักรวาลก็กำลังหมุนด้วยเช่นกัน"

ที่มาของรูปภาพ Wikipedia

วิธีการค้นพบสายใยสสารจักรวาล

การค้นพบนี้มาจากการศึกษาที่นำโดยไลลา ยุง (Lyla Jung) และมาดาลินา ทูโดราเช (Madalina Tudorache) จากมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ด โดยพวกเขาใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุ MeerKAT ในแอฟริกาใต้ ซึ่งประกอบด้วยจานรับสัญญาณ 64 ตัวที่เชื่อมต่อกัน เพื่อติดตามการเคลื่อนที่ของก๊าซไฮโดรเจนที่เป็นกลางในกาแล็กซีและสายใย ข้อมูลนี้ยังถูกนำไปรวมกับข้อมูลเชิงแสงจากเครื่องมือ Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) และ Sloan Digital Sky Survey (SDSS)

การสังเกตการณ์นี้เป็นส่วนหนึ่งของ การสำรวจ MIGHTEE หรือ MeerKAT International GHz Tiered Extragalactic Exploration รายงานการค้นพบนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Monthly Notices of the Royal Astronomical Society เมื่อวันที่ 4 ธันวาคมที่ผ่านมา

ความสำคัญทางวิทยาศาสตร์

มาดาลินา ทูโดราเช (Madalina Tudorache) กล่าวว่า สายใยสสารจักรวาลนี้เป็น "บันทึกซากดึกดำบรรพ์ของการไหลของจักรวาล" และเชื่อว่าโครงสร้างเช่นนี้อาจมีบทบาทสำคัญในการก่อตัวของกาแล็กซี โดยมีอิทธิพลต่อความเร็วและทิศทางการหมุนของกระจุกดาว

การที่การหมุนของสายใยนี้มีอิทธิพลเหนือกว่าต่อการหมุนของกาแล็กซีภายใน เป็นเรื่องที่ชัดเจน เป็นไปได้ว่าสายใยจะลำเลียงก๊าซไฮโดรเจนไปตามเส้นใยสสารมืดเข้าสู่กาแล็กซี ในลักษณะที่บังคับให้เกิดการหมุนของกาแล็กซี ขณะเดียวกันก็ให้เชื้อเพลิงเพิ่มเติมสำหรับการก่อตัวดาวฤกษ์

การค้นพบนี้เป็นเรื่องที่น่าประหลาดใจอย่างยิ่ง และจะนำไปสู่การปรับเปลี่ยนที่สำคัญในแบบจำลองการก่อตัวของกาแล็กซี 

ไลลา ยุง (Lyla Jung) กล่าวเพิ่มเติมว่า "การค้นพบครั้งแรกนั้นเป็นเรื่องน่าประหลาดใจ เนื่องจากมีการสังเกตเห็นการเรียงตัวของกาแล็กซีที่ส่องสว่างในระยะห่างเท่ากัน กาแล็กซีในสายใยนี้ยังดูค่อนข้างอ่อนและอยู่ในช่วงเริ่มต้นของการพัฒนา ซึ่งเป็นไปได้ว่าการหมุนของพวกมันอาจเปลี่ยนแปลงได้เมื่อโตเต็มที่"

นอกจากนี้ การทำความเข้าใจเกี่ยวกับวิธีที่กาแล็กซีเรียงตัวและหมุนไปตามสายใยเหล่านี้จะช่วยให้การวัดค่าแม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับการสำรวจในอนาคต เช่น การสำรวจที่จะดำเนินการโดยหอดูดาวเวรา ซี. รูบิน (Vera C. Rubin Observatory) ในประเทศชิลี

มาดาลินา ทูโดราเช (Madalina Tudorache) ยังกล่าวเสริมว่า "โครงสร้างการหมุนแบบนี้ถูกคาดการณ์ไว้ในการจำลองมานานแล้ว แต่เพิ่งจะมีกล้องโทรทรรศน์ที่มีความไวเพียงพอที่จะตรวจจับได้โดยตรงในปัจจุบัน ทีมวิจัยคาดว่าจะมีการค้นพบสายใยที่หมุนได้ในลักษณะเดียวกันนี้เพิ่มเติมในอนาคต