นักดาราศาสตร์พบ ‘ภาพสะท้อน’ ทางช้างเผือกหลายพันล้านปี
เคยสงสัยหรือไม่ว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกของเรามีหน้าตาเป็นอย่างไรในยุคแรกเริ่มของประวัติศาสตร์
นักดาราศาสตร์ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์เว็บบ์ (JWST) พบดาราจักรอีกแห่งที่เกือบจะเป็นภาพสะท้อนของดาราจักรของเราเมื่อยังเป็นทารกมีชื่อเล่นว่า The Sparkler นั่นเป็นเพราะมันมีกระจุกดาวทรงกลมระยิบระยับประมาณสองโหลที่โคจรรอบมัน ยังมีกาแล็กซีแคระอีกสองสามแห่งที่นั่น ซึ่งถูกกาแล็กซีกลืนหายไป
มุมมอง JWST แสดง Sparkler เมื่อเอกภพมีอายุเพียงสี่พันล้านปีหรือประมาณหนึ่งในสามของอายุปัจจุบันของเอกภพ นั่นหมายความว่ากาแลคซีนี้เริ่มก่อตัวขึ้นเร็วมากในประวัติศาสตร์จักรวาล เช่นเดียวกับทางช้างเผือกหาก Sparkler ใช้เส้นทางการเติบโตแบบเดียวกับที่ทางช้างเผือกทำผ่านการควบรวมกิจการ ของดาราจักร มันก็ควรจะเติบโตแบบเดียวกับที่ทางช้างเผือกทำ ในอีกประมาณเก้าพันล้านปี มันอาจดูเหมือนแฝดของเรามาก
ตัวแทนล่วงหน้าที่ห่างไกลสำหรับทางช้างเผือกของเราSparkler อยู่ในทิศทางของกลุ่มดาว Volans (ในท้องฟ้าซีกโลกใต้) มันค่อนข้างไกล ที่ redshift z = 1.38 นั่นคือประมาณ 9 พันล้านปีแสง และในช่วงเวลาไม่กี่พันล้านปีหลังจากบิกแบง เช่นเดียวกับทางช้างเผือก Sparkler ไม่ได้ผุดขึ้นมาจากจักรวาลที่ก่อตัวขึ้นอย่างเต็มที่
กาแล็กซีทั้งสองเริ่มเป็น “ความหนาแน่นมากเกินไป” ของสสาร (เช่น เมฆของไฮโดรเจนที่เป็นกลาง) ในเอกภพยุคแรก คิดว่าพวกมันเป็น “เมล็ดพืช” ของกาแลคซีที่ดึงดูดกันผ่านแรงโน้มถ่วงที่ดึงดูดซึ่งกันและกัน กระจุกดาวทรงกลมเกิดในกระจุกเหล่านั้นบางส่วน อาจเกิดขึ้นก่อนดาราจักรเล็กน้อย นั่นเป็นสาเหตุที่ดาวฤกษ์ในทรงกลมบางดวงมีอายุมากกว่ากาแล็กซีของพวกมัน
ถัดมาเป็นยุคของ “การควบรวมและซื้อกิจการ” เมื่อทางช้างเผือกแรกเริ่ม (และสันนิษฐานว่าอาจเป็นประกายไฟด้วย) เริ่มกลืนกินกาแลคซีแคระที่อยู่ใกล้เคียง นั่นเป็นขั้นตอนวิวัฒนาการที่ยิ่งใหญ่ เป็นไปได้ว่ามวลของกาแลคซีของเราอย่างน้อยครึ่งหนึ่งมาจากการควบรวมกิจการเหล่านั้น เมื่อเวลาผ่านไป สสารทั้งหมดจะรวมตัวกันเป็นแผ่นก้นหอยซึ่งมีดวงอาทิตย์และดาวอื่นๆ ส่วนใหญ่อยู่ในปัจจุบัน
อนาคตของประกายไฟเทียบกับทางช้างเผือกSparkler จะเป็นไปตามเส้นทางวิวัฒนาการเดียวกันกับทางช้างเผือกหรือไม่? จากข้อมูลของ JWST ดูเหมือนว่าจะเป็นเช่นนั้น แม้ว่าขณะนี้จะเป็นเพียงเศษเสี้ยวเล็กๆ ของมวลทางช้างเผือก–ประมาณ 3 เปอร์เซ็นต์–ซึ่งจะเปลี่ยนไปเมื่อมันกินดาราจักรอื่นๆ ที่มีขนาดเล็กกว่า ในที่สุดก็จะเท่ากับมวลทางช้างเผือกในเอกภพปัจจุบัน
ค่อนข้างน่าตื่นเต้นเพราะเปิดโอกาสให้นักดาราศาสตร์เข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อดาราจักรของเราวิวัฒนาการศาสตราจารย์ Duncan Forbes แห่งมหาวิทยาลัย Swinburne ในออสเตรเลีย กล่าวว่า “เราดูเหมือนจะได้เห็นการรวมตัวกันของกาแลคซีนี้ในขณะที่มันก่อตัวเป็นมวลขึ้นในรูปแบบของกาแลคซีแคระและกระจุกดาวทรงกลมหลายกระจุก”
เขาศึกษาดาราจักรและกระจุกดาราจักรร่วมกับศาสตราจารย์ Aaron Romanowsky แห่งมหาวิทยาลัย San Jose State ในแคลิฟอร์เนีย”เรารู้สึกตื่นเต้นกับโอกาสพิเศษนี้ในการศึกษาทั้งการก่อตัวของกระจุกดาวทรงกลมและทางช้างเผือกที่เกิดใหม่ ในเวลาที่เอกภพมีอายุเพียง 1/3 ของอายุปัจจุบัน” เขากล่าว
Forbes และ Romanowsky ใช้ข้อมูล JWST เพื่อสำรวจอายุและความเป็นโลหะของ “ประกายไฟ” (แหล่งกำเนิดขนาดเล็ก) หลายแห่งในและรอบๆ กาแล็กซี Sparkler จุดมุ่งหมายคือเพื่อศึกษาความเป็นโลหะในกระจุกดาวขนาดกะทัดรัดรอบ ๆ Sparkler นักวิทยาศาสตร์ต้องการดูว่าพวกมันมีลักษณะคล้ายกับลูกกลมของทางช้างเผือกรุ่นอายุน้อยกว่าหรือไม่
เงื่อนงำของประวัติศาสตร์ยุคแรกเริ่มของ Sparkler ในกระจุกดาวทรงกลมของมันการสังเกต JWST ของ Sparkler ยังสามารถตอบคำถามต่าง ๆ เกี่ยวกับกระจุกดาวทรงกลมและการก่อตัวของมันได้ ตามข้อมูลของ Romanowsky “ต้นกำเนิดของกระจุกดาวทรงกลมเป็นปริศนาที่มีมาช้านาน” เขากล่าว “เรารู้สึกตื่นเต้นที่ JWST สามารถย้อนเวลากลับไปเห็นพวกเขาในวัยเยาว์”
ปรากฎว่ากระจุกดาวประกายไฟมีความคล้ายคลึงกันอย่างมากกับกระจุกดาวทรงกลมทางช้างเผือกบางดวง หลายดวงดูเหมือนจะก่อตัวเร็วมาก และดาวฤกษ์ก็ค่อนข้างอุดมด้วยโลหะ นั่นดูเหมือนจะบ่งชี้ถึงกระบวนการเพิ่มคุณค่าทางเคมีที่รวดเร็วมากในเอกภพยุคแรกกระจุกดาวสองสามดวงมีดาวที่แก่กว่าเล็กน้อยและมีธาตุโลหะน้อยกว่ากระจุกอื่นๆ พวกมันอาจอยู่ในกาแลคซีดาวเทียมมวลต่ำซึ่งกำลังติดเครื่องสปาร์กเลอร์ ฉากนี้ชวนให้นึกถึงประวัติการควบรวมตลอดอายุของทางช้างเผือก
