กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ค้นพบ MoM-z14 กาแล็กซีที่ไกลและเก่าแก่ที่สุด ย้อนมองจักรวาลยุคกำเนิด

วันที่ 4 กุมภาพันธ์ที่ผ่านมา องค์การนาซา (NASA) ร่วมกับทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติ ประกาศการค้นพบครั้งสำคัญในประวัติศาสตร์ดาราศาสตร์ หลังกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์  (James Webb Space Telescope หรือ JWST) ตรวจพบกาแล็กซีที่มีชื่อว่า MoM-z14 ซึ่งได้รับการยืนยันว่าเป็นกาแล็กซีที่อยู่ไกลที่สุดและเก่าแก่ที่สุดเท่าที่มนุษยชาติเคยตรวจพบมาได้จนถึงปัจจุบัน แสงจากกาแล็กซีแห่งนี้ใช้เวลาเดินทางมายังโลกประมาณ 13,500 ล้านปีแสง หรือแสงใช้เวลาเดินทาง 13,500 ล้านปีมายังโลก ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถมองย้อนกลับไปเกือบถึงช่วงกำเนิดจักรวาลได้โดยตรง

หน้าต่างสู่รุ่งอรุณแห่งจักรวาล

การวิเคราะห์ข้อมูลชี้ว่า MoM-z14 ถือกำเนิดขึ้นเมื่อจักรวาลมีอายุเพียงประมาณ 280 ล้านปีหลังเหตุการณ์บิกแบง ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่นักดาราศาสตร์เรียกว่า รุ่งอรุณแห่งจักรวาล หรือ Cosmic Dawn ช่วงหัวเลี้ยวหัวต่อสำคัญที่ดาวฤกษ์รุ่นแรกและกาแล็กซีชุดแรกเริ่มก่อตัวขึ้นจากก๊าซดึกดำบรรพ์ การค้นพบครั้งนี้จึงเปรียบเสมือนการเปิดหน้าประวัติศาสตร์บทแรกของจักรวาลให้มนุษย์ได้ศึกษาด้วยข้อมูลเชิงสังเกตจริง ไม่ใช่เพียงการคาดการณ์จากแบบจำลองทางทฤษฎี

โรฮาน ไนดู (Rohan Naidu) นักดาราศาสตร์จากสถาบัน MIT Kavli Institute และผู้นำการศึกษาวิจัย ระบุว่าความสามารถของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ทำให้นักวิทยาศาสตร์มองเห็นวัตถุที่อยู่ไกลกว่าที่เคยเป็นไปได้ แต่สิ่งที่พบกลับแตกต่างจากภาพจักรวาลยุคแรกที่เคยถูกคาดการณ์ไว้อย่างมาก และนั่นเองที่ทำให้การค้นพบนี้ทั้งท้าทายและน่าตื่นเต้นต่อวงการวิทยาศาสตร์

กาแล็กซีที่สว่างและซับซ้อนเกินคาด

สิ่งที่สร้างความประหลาดใจให้กับนักวิจัยไม่ใช่เพียงระยะทางอันไกลโพ้นของ MoM-z14 เท่านั้น แต่รวมถึงคุณสมบัติภายในของกาแล็กซีแห่งนี้ ซึ่งมีความสว่างสูง หนาแน่น และมีโครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อนกว่าที่ทฤษฎีเดิมคาดไว้สำหรับกาแล็กซีในยุคเริ่มต้นของจักรวาล

ข้อมูลจากการสังเกตการณ์ด้วยเครื่องมือ Near Infrared Spectrograph ของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ พบสัดส่วนของธาตุไนโตรเจนในระดับที่สูงผิดปกติ การค้นพบนี้บ่งชี้ว่าดาวฤกษ์มวลมากอาจก่อตัวขึ้นและวิวัฒนาการอย่างรวดเร็วภายในเวลาอันสั้นในจักรวาลยุคแรก ซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่าปัจจุบันอย่างมาก 

นอกจากนี้ MoM-z14 ยังแสดงหลักฐานว่าอาจสามารถกำจัดก๊าซไฮโดรเจนดึกดำบรรพ์ที่เป็นกลางในบริเวณรอบตัวออกไปได้ ซึ่งเป็นกระบวนการที่นักวิทยาศาสตร์เคยเชื่อว่าไม่น่าจะเกิดขึ้นได้เร็วขนาดนี้ในประวัติศาสตร์จักรวาล

จาคอบ เชน (Xuejian Jacob Shen) นักวิจัยหลังปริญญาเอกจากสถาบัน MIT สหรัฐอเมริกา และผู้ร่วมวิจัย ระบุว่า ช่องว่างระหว่างสิ่งที่แบบจำลองทฤษฎีคาดการณ์ไว้กับสิ่งที่การสังเกตการณ์จริงกำลังพบเห็น กำลังขยายกว้างขึ้นเรื่อย ๆ และเป็นแรงผลักดันให้นักวิทยาศาสตร์ต้องกลับมาทบทวนความเข้าใจเกี่ยวกับจักรวาลยุคแรกใหม่ทั้งหมด

แบบจำลองจักรวาลยุคแรกถูกท้าทาย

ก่อนการส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ ขึ้นสู่อวกาศ นักดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าการตรวจพบกาแล็กซีที่มีค่าเรดชิฟต์มากกว่า 10 ซึ่งหมายถึง วัตถุที่อยู่ไกลเกินขีดความสามารถของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล จะเป็นเรื่องที่ตรวจพบได้ยากมาก โดยแบบจำลองในขณะนั้นคาดว่ากาแล็กซีในยุคแรกควรมีขนาดเล็ก สว่างน้อยกว่าที่มนุษย์เคยรู้จัก

อย่างไรก็ตาม ตั้งแต่เริ่มปฏิบัติการทางวิทยาศาสตร์ เจมส์ เว็บ ได้ทำลายข้อจำกัดดังกล่าวอย่างต่อเนื่อง โดยตรวจพบกาแล็กซีอายุน้อยจำนวนมากที่ถือกำเนิดขึ้นภายในไม่กี่ร้อยล้านปีหลังบิกแบง และ MoM-z14 ก็เป็นสถิติใหม่ที่ผลักขอบเขตความรู้ของมนุษย์ให้ไกลออกไปอีกขั้น

ศาสตราจารย์ปีเตอร์ ฟาน ดอกคัม (Pieter van Dokkum) จากมหาวิทยาลัยเยล ให้ความเห็นว่าทีมวิจัยคาดหวังจะพบวัตถุจากจักรวาลยุคต้นอยู่แล้ว แต่แทบไม่มีใครคาดคิดมาก่อนว่าจะสามารถตรวจพบกาแล็กซีที่มีค่าเรดชิฟต์สูงระดับนี้ได้จริง

จิ๊กซอว์ชิ้นใหม่ของการสำรวจจักรวาล

ผลการศึกษานี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Open Journal of Astrophysics และถือเป็นหลักฐานสำคัญว่ายังมีเรื่องราวอีกมากของจักรวาลในยุคกำเนิดที่มนุษย์ยังไม่เข้าใจ การค้นพบ MoM-z14 ไม่เพียงเพิ่มสถิติใหม่ให้กับกล้องเจมส์ เว็บ แต่ยังบังคับให้นักวิทยาศาสตร์ต้องตั้งคำถามใหม่เกี่ยวกับการก่อตัวของดาวฤกษ์ กาแล็กซี และวิวัฒนาการของจักรวาลในช่วงเวลาที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยมีการสังเกตการณ์มาได้

การสำรวจจักรวาลด้วยกล้องเจมส์ เว็บ จึงยังคงเดินหน้าต่อไป พร้อมความเป็นไปได้ที่จะพบคำตอบใหม่ ๆ และอาจนำไปสู่การเขียนประวัติศาสตร์จักรวาลบทใหม่อีกครั้งในอนาคตอันใกล้