นักศึกษาระดับปริญญาตรีจากมหาวิทยาลัยแมสซาชูเซตส์ แอมเฮิร์สต์ (UMA) ได้ทำการวิจัยเกี่ยวกับการเติบโตของดวงดาวและ
กาแล็กซีเติบโตอย่างไร?
นักดาราศาสตร์ทราบดีว่าวิวัฒนาการของกาแลคซีเกิดจากสองกระบวนการ คือ การเติบโตของหลุมดำมวลมหาศาลที่อยู่ใจกลางหลุมดำแต่ละแห่ง และการก่อตัวของดาวฤกษ์ดวงใหม่ แต่กระบวนการเหล่านี้เชื่อมโยงกันอย่างไรยังคงเป็นปริศนา และเป็นหนึ่งในคำถามที่กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เวบบ์ที่เพิ่งเปิดตัวใหม่จะศึกษา ผลงานของเมเรดิธ สโตน ซึ่งจะสำเร็จการศึกษาจากโครงการดาราศาสตร์ของ UMass Amherst ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2565 จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจได้ดีขึ้นว่าพวกเขาเชื่อมโยงกันอย่างไร
“เรารู้ว่ากาแล็กซีเติบโตชนกันและเปลี่ยนแปลงไปตลอดชีวิต” สโตน ผู้ซึ่งสำเร็จการศึกษาภายใต้การดูแลของอเล็กซานดรา โปป ศาสตราจารย์ด้านดาราศาสตร์ของ UMA และผู้เขียนอาวุโสของรายงานใหม่ที่เพิ่งตีพิมพ์ในวารสารแอสโตรฟิสิคัลเจอร์นัล กล่าว “และเรารู้ว่าการเติบโตของหลุมดำและการก่อตัวของดาวฤกษ์มีบทบาทชี้ขาด เป็นที่ทราบกันดีว่าปัจจัยทั้งสองนี้มีความสัมพันธ์กันและมีอิทธิพลซึ่งกันและกัน แต่จนถึงขณะนี้ก็ยังยากที่จะเข้าใจว่าเป็นอย่างไร”
อะไรคือปัญหา?
สาเหตุหนึ่งที่ทำให้เรียนยากอันตรกิริยาระหว่างหลุมดำกับดวงดาวนั้นเป็นเรื่องยากสำหรับนักดาราศาสตร์ที่จะสังเกตอันตรกิริยาเหล่านี้อย่างแท้จริง ปัญหาคือกระบวนการสำคัญทั้งหมดซ่อนอยู่หลังกลุ่มเมฆฝุ่นจักรวาลขนาดมหึมา ดังนั้นในกาแลคซีที่กำลังก่อตัวดาวฤกษ์ แสงที่มองเห็นได้มากกว่า 90% จึงสามารถดูดซับได้
Galaxy NGC 1614 ภาพ: NASA
อย่างไรก็ตาม มีวิธีแก้ไขดังนี้:เมื่อฝุ่นดูดซับแสงที่มองเห็นได้ มันก็จะร้อนขึ้น แม้ว่าตาเปล่าจะไม่สามารถมองเห็นความร้อนได้ แต่กล้องโทรทรรศน์อินฟราเรดก็สามารถมองเห็นได้ ส่วนหนึ่งของการศึกษาครั้งใหม่นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ที่เก็บรวบรวมระหว่างการสำรวจ Great Observatories All-sky LIRG Survey (GOALS) เป้าหมายคือเพื่อศึกษาความยาวคลื่นอินฟราเรดตอนกลางของกาแลคซีที่สว่างที่สุดบางแห่งซึ่งค่อนข้างใกล้กับโลก โดยเฉพาะอย่างยิ่ง นักดาราศาสตร์ได้มองหาสัญญาณปากโป้งพิเศษที่เป็นลายนิ้วมือของหลุมดำและดาวฤกษ์ที่อยู่ท่ามกลางการก่อตัว
มีทางแก้
ปัญหาคือว่าร่องรอยเหล่านี้อ่อนแอมากและแทบจะแยกไม่ออกจากสัญญาณรบกวนทั่วไปของสเปกตรัมอินฟราเรด จากการศึกษาใหม่ Meredith Stone ได้ทำการสอบเทียบการวัดของ indicator เหล่านี้ให้แม่นยำยิ่งขึ้น
เมื่อนักดาราศาสตร์ได้รับข้อมูลที่ชัดเจนยิ่งขึ้นจากการสังเกต พวกเขาพบว่าการเติบโตของหลุมดำและการก่อตัวของดาวฤกษ์เกิดขึ้นพร้อมๆ กันในกาแลคซีเดียวกัน และดูเหมือนว่าจะมีอิทธิพลซึ่งกันและกัน
นักวิทยาศาสตร์ยังได้คำนวณอัตราส่วนดังกล่าวด้วยอธิบายว่าปรากฏการณ์ทั้งสองนี้เกี่ยวข้องกันอย่างไร ดังนั้น นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบเส้นเปล่งแสงสว่าง [Ne ii] และ [Ne iii] ซึ่ง "รับผิดชอบ" ต่อการกำเนิดดาวฤกษ์ และเส้นเปล่งแสงที่อ่อนกว่า [Ne v] และ [O iv] จากกาแลคซีนิวเคลียสกัมมันต์ (AGN) ทั่วทั้งสเปกตรัม ปรากฎว่าความส่องสว่างของ Ne ii ค่อนข้างคงที่ในทุกเซลล์ของเศษส่วน AGN ในขณะที่ความส่องสว่างของ [O]iv และ [Nev] เพิ่มขึ้นมากกว่าลำดับความสำคัญ
นักวิจัยยังพบว่าการใช้ความส่องสว่าง [O iv] โดยไม่มีการแก้ไขการก่อตัวดาวสามารถนำไปสู่การประเมินอัตราการเพิ่มของหลุมดำสูงเกินไป (BHAR, อัตราการเพิ่มมวลของหลุมดำ) สูงถึง 30 เท่าในดาราจักรอินฟราเรดเรืองแสง (LIRG, ดาราจักรเรืองแสงอินฟราเรด) ที่มีแสงแฟลร์เด่นกว่าดาวฤกษ์ . อัตราส่วนของอัตรา BHAR ต่อการก่อตัวดาวฤกษ์จะเพิ่มขึ้นมากกว่าสามลำดับความสำคัญ ขึ้นอยู่กับสัดส่วนของ AGN ในช่วงอินฟราเรดช่วงกลางของดาราจักร LIRG
ทำไมสิ่งนี้จึงสำคัญ
นี่ไม่ใช่แค่วิทยาศาสตร์ที่น่าตื่นเต้นเท่านั้นความสำเร็จ. ผลการศึกษาใหม่นี้จะช่วยในการใช้ JWST ด้วยการเข้าถึงแสงอินฟราเรดกลางอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน เพื่อศึกษาการก่อตัวของกาแลคซีอย่างใกล้ชิดยิ่งขึ้น แม้ว่านักวิทยาศาสตร์จะคำนวณว่าหลุมดำและดวงดาวเชื่อมต่อกันอย่างไรในกาแลคซีแห่งเดียว แต่เหตุใดสิ่งนี้จึงเกิดขึ้นยังคงเป็นปริศนา
อ่านเพิ่มเติม:
นักฟิสิกส์พบ "นาฬิกา" สากลในอวกาศ: แม่นยำกว่าอะตอม
นักโบราณคดีพบภาพวาดคนหัวโตน่าขนลุก พวกเขาเป็นใคร
กล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์ถ่ายภาพแรกของดาวพฤหัสบดี: แสดงเป้าหมายเคลื่อนที่ 9 ตัวพร้อมกัน