ข่าว วันที่ 23 มกราคม 2557

การเกิดและดับของมหานครกาแลคซี    23 มกราคม 2557    ในเอกภพยุคต้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อน กาแลคซีจะอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เทียบเท่ากับกลางเมืองหรือไม่ก็ชนบท โดยพวกที่อยู่ในพื้นที่เมืองที่แออัดซึ่งเรียกว่ากระจุกกาแลคซี จะให้ผลเกิดความคับคั่ง โดยมีก๊าซเย็นหรือเชื้อเพลิงเพื่อให้ก่อตัวดาวฤกษ์จำนวนมาก

กลุ่มจุดสีแดงที่เห็นใกล้ใจกลางภาพแสดงหนึ่งในกระจุกกาแลคซีไกลโพ้นหลายแห่งที่ค้นพบโดยการรวมข้อมูลช่วงตาเห็นจากภาคพื้นดินโดยหอสังเกตการณ์แห่งชาติ คิตต์พีค ของหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ช่วงตาเห็นแห่งชาติ(NOAO) กับข้อมูลอินฟราเรดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ กระจุกกาแลคซีแห่งนี้ ISCS J1434.7+3519 นั้นอยู่ห่างออกไป 9 พันล้านปีแสง

อย่างไรก็ตาม ทุกวันนี้ มหานครกาแลคซีเหล่านั้นเป็นเมืองร้าง เต็มไปด้วยกาแลคซีที่ไม่สามารถสร้างดาวได้อีกต่อไป แล้วพวกมันเคลื่อนย้ายมาสู่มหานครกาแลคซีได้อย่างไรและเกิดขึ้นเมื่อใด การศึกษาใหม่จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของนาซาได้พบหลักฐานว่ากาแลคซีในกรุงเหล่านี้หรือพวกที่เจริญขึ้นในกระจุกนั้น ได้หยุดการก่อตัวดาวฤกษ์ของพวกมันลงเมื่อประมาณ 9 พันล้านปีก่อน มหานครกาแลคซีเหล่านี้อาจจะเผาหรือไม่ก็สูญเสียเชื้อเพลิงก๊าซไป เมื่อเปรียบเทียบแล้ว กาแลคซีในเขตชนบทกลับยังคงก่อตัวดาวฤกษ์อย่างคึกคักจนถึงบัดนี้ เราทราบว่ากาแลคซีในกระจุกที่เราเห็นรอบๆ เราทุกวันนี้นั้นตายแล้วโดยทั่วไป แต่ว่าพวกมันทำไมจึงตายได้ Mark Brodwin จากมหาวิทยาลัยมิสซูรี่ คันซัส ซิตี้ ผู้เขียนนำรายงานที่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal กล่าว ในการศึกษานี้ เราตอบคำถามโดยการสำรวจการเจริญหลักๆ ครั้งหลังสุดในกระจุกกาแลคซี ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อน นักวิจัยศึกษากาแลคซีไกลโพ้นได้มองย้อนไปในอดีตเมื่อแสงของกาแลคซีใช้เวลา บางครั้งอาจจะหลายพันล้านปีเพื่อมายังโลก Brodwin และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้สปิตเซอร์เพื่อศึกษากระจุกกาแลคซี 16 แห่งซึ่งมีอยู่ระหว่างที่เอกภพของเรามีอายุ 4.3 ถึง 6 พันล้านปี สายตาอินฟราเรดของสปิตเซอร์ช่วยให้มันเห็นฝุ่นที่อุ่นขึ้นโดยดาวฤกษ์ใหม่ๆ เผยให้เห็นอัตราการก่อตัวดาวฤกษ์ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซาและหอสังเกตการณ์ ดับเบิลยู เอ็ม เคก ก็ช่วยตรวจสอบระยะทางสู่กาแลคซีจากโลก นี่เป็นหนึ่งในการมองที่บูรณาการที่สุดสู่กระจุกกาแลคซีเท่าที่เคยทำมา เผยให้เห็นเรื่องประหลาดใหม่ๆ เกี่ยวกับสภาพแวดล้อมของพวกมัน การสำรวจกระจุกที่อยู่ค่อนข้างใกล้ก่อนหน้านี้บอกว่า กาแลคซีเมืองในกระจุกสร้างดาวทั้งหมดของมันในช่วงต้นของความเป็นมาของเอกภพในการสร้างครั้งใหญ่ครั้งเดียว ทฤษฎีนี้เรียกว่า monolithic collapse ทำนายว่ากาแลคซีที่เกาะกลุ่มกันอย่างหนาแน่นน่าจะใช้เชื้อเพลิงทั้งหมดของพวกมันในคราวเดียวตั้งแต่เมื่อยังวัยรุ่น แต่การศึกษาใหม่แสดงว่าไม่ได้เป็นเช่นนั้น นั่นคือ กาแลคซีเมืองยังคงสร้างดาวฤกษ์ได้นานกว่าที่เคยคาดไว้ กระทั่งหยุดการสร้างในทันทีเมื่อประมาณ 9 พันล้านปีก่อน หรือช้ากว่าที่เคยคิดไว้ประมาณ 3 พันล้านปี การศึกษาที่สองซึ่งใช้การสำรวจจากหอสังเกตการณ์อวกาศเฮอร์เชล นำทีมโดย Stacey Alberts จากมหาวิทยาลัยมาสซาชูเสตต์ อัมเฮิร์ส และเผยแพร่ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ก็ได้พบช่วงเวลาการเปลี่ยนผ่านคล้ายๆ กัน Alberts และเพื่อนร่วมงานได้สำรวจกระจุก 300 แห่งในช่วงเวลาที่ยาวนานกว่า นับตั้งแต่เมื่อเอกภพมีอายุ 4 ถึง 10 พันล้านปี เฮอร์เชลซึ่งปราศจากสารทำความเย็นตั้งแต่เดือนเมษายน 2013 ตรวจจับช่วงอินฟราเรดที่มีความยาวคลื่นมากกว่าสปิตเซอร์ซึ่งยังคงทำงานอยู่ กล้องทั้งสองเติมเต็มกันและกัน ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ยืนยันผลสรุปและบอกถึงความแตกต่างจากการคาดหมายได้ เราพบว่าเมื่อประมาณ 9 พันล้านปีก่อน กาแลคซีในกระจุกนั้นมีกิจกรรมพอๆ กับกาแลคซีที่อยู่นอกกระจุก อย่างไรก็ตาม อัตราการก่อตัวดาวของพวกมันลดลงอย่างมากนับแต่นั้นจนถึงบัดนี้ ลดลงเร็วกว่าที่เราพบเห็นในกาแลคซีโดดๆ Alberts กล่าว เพราะเหตุใด กาแลคซีในเมืองจึงลดการสร้างดาวลงเร็วกว่าและเนิ่นกว่ากาแลคซีที่เขตชนบท Brodwin บอกว่ามันอาจจะเกี่ยวกับการควบรวมของกาแลคซี สภาพแวดล้อมกาแลคซีที่อยู่กันหนาแน่นมากกว่า อย่างในกรณีของกระจุกกาแลคซีอายุน้อยที่กำลังเจริญ ก็มีโอกาสมากกว่าที่กาแลคซีสองแห่งจะชนและควบรวมกัน การควบรวมของกาแลคซีหน่วงนำให้เกิดการก่อตัวดาวที่เผาผลาญเชื้อเพลิงอย่างบ้าคลั่ง และยังป้อนอาหารให้กับหลุมดำมวลมหาศาลที่กำลังเจริญขึ้น ซึ่งหลังจากนั้นก็เปล่งรังสีที่ทำให้ก๊าซร้อนขึ้นและหยุดการก่อตัวดาวอย่างรวดเร็ว มันดูราวกับว่าช่วงเวลาบูมของกาแลคซีในกระจุกจบลงแบบพังครืนอย่างรวดเร็วและแผ่ขยาย Peter Eisenhardt จาก JPL กล่าว เขานำการศึกษาก่อนหน้านี้ที่จำแนกกระจุกกาแลคซีไกลโพ้นที่เป็นกลุ่มตัวอย่างในการศึกษาของทีม Brodwin และ Alberts พวกมันเปลี่ยนจากการก่อตัวดาวใหม่ๆ อย่างคึกคักสู่สภาพความเงียบงันที่พวกมันเป็นในช่วงครึ่งหลังของความเป็นมาของเอกภพ และการปรับเปลี่ยนนี้เกิดขึ้นเร็วจนน่าเหลือเชื่อ