กาแล็กซีแอนโดรเมดามีอัตราการก่อกำเนิดดาวฤกษ์ชะลอตัวลงอย่างต่อเนื่อง

ข้อมูลล่าสุดจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเผย กาแล็กซีแอนโดรเมดา (Andromeda Galaxy) กาแล็กซีเพื่อนบ้านของเรา มีอัตราการก่อกำเนิดดาวฤกษ์ลดลงอย่างต่อเนื่องในช่วง 500 ล้านปีที่ผ่านมา และพบสถิติการลดลงอย่างมีนัยสำคัญในช่วง 40 ล้านปีล่าสุด

แอนโดรเมดาเป็นกาแล็กซีรูปทรงกังหันที่มีขนาดใกล้เคียงกับทางช้างเผือกของเรา อยู่ห่างจากโลกประมาณ 2.5 ล้านปีแสง ซึ่งในทางดาราศาสตร์ถือว่าอยู่ในระยะที่ใกล้มาก ทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถศึกษาประชากรดาวฤกษ์ได้อย่างใกล้ชิด และเป็นกุญแจสำคัญที่จะช่วยให้เราเข้าใจวิวัฒนาการในอดีตของกาแล็กซีอื่น ๆ รวมถึงกาแล็กซีของเราเอง

จากการศึกษาล่าสุดที่ได้ตีพิมพ์ในวารสารวิชาการ The Astrophysical Journal ทีมนักวิจัยได้นำข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลมาตรวจวัดและจำแนกดาวฤกษ์เพื่อศึกษาวิวัฒนาการของกาแล็กซีได้มากถึง 200 ล้านดวง ข้อมูลดังกล่าวมาจากโครงการคลังภาพถ่ายกาแล็กซีแอนโดรเมดาทุกย่านแสงจากกล้องฮับเบิล (Panchromatic Hubble Andromeda Treasury) และคลังภาพถ่ายกาแล็กซีแอนโดรเมดาซีกใต้ทุกย่านแสงจากกล้องฮับเบิล (Panchromatic Hubble Andromeda Southern Treasury) ซึ่งข้อมูลจากทั้งสองโครงการถูกนำมาสร้างแผนที่รายละเอียดสูง ครอบคลุมพื้นที่ถึง 2 ใน 3 ของแอนโดรเมนดา

ข้อมูลที่ได้จากการวิเคราะห์ชี้ให้เห็นลำดับเหตุการณ์การเปลี่ยนแปลงที่ชัดเจน เมื่อประมาณสองพันล้านปีก่อน แอนโดรเมดาเคยเกิดปรากฏการณ์การก่อตัวของดาวฤกษ์จำนวนมากมายมหาศาล (starburst) ซึ่งคาดว่าเป็นผลมาจากการมีปฏิสัมพันธ์หรือควบรวมกับกาแล็กซีอื่น ทำให้แรงโน้มถ่วงและแรงดันผลักก๊าซภายในกาแล็กซีให้รวมกันเป็นดาวฤกษ์เป็นจำนวนมาก

อย่างไรก็ตาม อัตราดังกล่าวได้ลดลงอย่างต่อเนื่องตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา นักดาราศาสตร์วัดอัตราการเกิดดาวฤกษ์โดยใช้หน่วย "มวลดวงอาทิตย์ต่อปี" (solar mass per year) โดยวัดปริมาณก๊าซและฝุ่นที่เปลี่ยนไปเป็นดาวฤกษ์เทียบเท่ามวลของดวงอาทิตย์ จากการคำนวณพบว่า เมื่อ 500 ล้านปีก่อน แอนโดรเมดามีอัตราการสร้างดาวฤกษ์อยู่ที่หนึ่งมวลดวงอาทิตย์ต่อปี แต่หลังจากนั้น เมื่อ 40 ล้านปีก่อน อัตราดังกล่าวลดลงเหลือเพียงครึ่งหนึ่งของอัตราเมื่อ 500 ล้านปีก่อน และในปัจจุบัน อัตราการสร้างดาวฤกษ์ลดลงเหลือเพียงประมาณหนึ่งในห้าของมวลดวงอาทิตย์ต่อปีเท่านั้น

ทีมงานยังได้ตรวจสอบว่าการลดลงดังกล่าวเกิดขึ้นอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งกาแล็กซีหรือกระจุกตัวอยู่ในพื้นที่บางส่วน และพบว่าการก่อตัวของดาวฤกษ์เมื่อไม่นานมานี้ส่วนใหญ่เกิดขึ้นในวงแหวนก่อกำเนิดดาวฤกษ์ (star-forming ring) ซึ่งอยู่ห่างจากใจกลางกาแล็กซีประมาณ 32,000 ปีแสง ด้วยเหตุนี้ การลดลงส่วนใหญ่ที่วัดได้จึงเป็นผลมาจากกิจกรรมที่ลดลงภายในวงแหวนดังกล่าวแทนที่จะเป็นผลมาจากปริมาณสสารในการสร้างดาวฤกษ์ใหม่ลดลง การชะลอตัวนี้น่าจะเป็นการผ่อนแรงตามธรรมชาติจากสภาวะที่เคยมีความตื่นตัวมากกว่าในอดีตที่อาจจะเกิดจากการชนกันกับกาแล็กซีอื่นหรือกิจกรรมอื่น ๆ

หัวหน้าทีมวิจัย โทบิน ไวเนอร์ (Tobin Wainer) จากมหาวิทยาลัยวอชิงตัน ได้กล่าวว่าพฤติกรรมของกาแล็กซีแอนโดรเมนดานั้น “เหมือนกับหลังจากการวิ่งมาราธอน ที่บางครั้งเราก็ต้องหยุดพักหายใจบ้าง”

กิจกรรมที่ลดลงของแอนโดรเมนดานั้นถึงแม้ว่าอาจจะเป็นเรื่องปกติ แต่ถึงอย่างนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็ไม่ปักใจเชื่อและได้สำรวจไปยังกาแล็กซีใกล้เคียงของแอนโดรเมดาด้วย นั่นก็คือ M32 (Messier 32)

กาแล็กซี M32 อยู่ห่างจากแอนโดรเมดาประมาณ 16,000 ปีแสงบนระนาบท้องฟ้า แต่เรายังไม่ทราบตำแหน่งสามมิติในอวกาศอย่างแน่ชัด ด้วยเหตุนี้ นักดาราศาสตร์จึงยังไม่แน่ใจว่า M32 เคยมีปฏิสัมพันธ์กับแอนโดรเมดาในอดีตหรือไม่ และเมื่อใด

สาเหตุที่นักดาราศาสตร์สนใจกาแล็กซีแห่งนี้ ไม่ใช่เพราะแค่ระยะห่างที่อยู่ไม่ไกลจากแอนโดรเมดา แต่ยังพบอีกว่าอัตราการเกิดของดาวฤกษ์ภายใน M32 เริ่มลดลงเมื่อ 60 ล้านปีก่อน ซึ่งสิ่งนี้อาจจะช่วยตีกรอบเวลาได้ว่ากาแล็กซี M32 มีปฏิสัมพันธ์กับจานดาราจักรของแอนโดรเมดาเมื่อใด แม้จะยังไม่เข้าใจถ่องแท้ แต่หลักฐานต่าง ๆ ชี้ว่า M32 อาจเป็นตัวการที่ทำให้แอนโดรเมดาสร้างดาวฤกษ์ได้น้อยลง

ทีมงานวางแผนที่จะวิเคราะห์ข้อมูลจากกล้องฮับเบิลต่อไป และนำไปรวมกับข้อมูลจากหอดูดาวภาคพื้นดิน เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติมเกี่ยวกับอดีตของแอนโดรเมดา

แม้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลจะให้ข้อมูลที่มีคุณค่ามหาศาล แต่นักดาราศาสตร์ยังคงมองไปข้างหน้าเพื่อไขความลับที่ซ่อนอยู่ ในอนาคตอันใกล้ องค์การนาซามีแผนจะใช้งานกล้องโทรทรรศน์อวกาศแนนซี เกรซ โรมัน (Nancy Grace Roman Space Telescope) ซึ่งมีเทคโนโลยีภาพถ่ายรังสีอินฟราเรดใกล้ (near-infrared) และมีขอบเขตการมองเห็น (field of view) กว้างกว่าฮับเบิลถึง 100 เท่าในการสังเกตการณ์เพียงครั้งเดียว

โครงการที่ได้รับการอนุมัติแล้วของกล้องโรมัน จะทำหน้าที่บันทึกภาพจานดาราจักรของแอนโดรเมดาทั้งหมด รวมถึงพื้นที่รอบนอกที่เรียกว่าฮาโล (halo) ซึ่งคาดว่าจะสามารถช่วยตรวจวัดดาวฤกษ์ได้อีกหลายร้อยล้านดวง และปูทางไปสู่ความเข้าใจใหม่ ๆ ทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่สมบูรณ์ยิ่งขึ้นในอนาคต

เรียบเรียงโดย จิรสิน อัศวกุล
พิสูจน์อักษร ศุภกิจ พัฒนพิฑูรย์

อัปเดตข้อมูลแวดวงวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี รู้ทันโลกไอที และโซเชียลฯ ในรูปแบบ Audio จาก AI เสียงผู้ประกาศของไทยพีบีเอส ได้ที่ Thai PBS

ที่มาข้อมูล : NASA

“รอบรู้ ดูกระแส ก้าวทันโลก” ไปกับ Thai PBS Sci & Tech