การค้นพบทางดาราศาสตร์: ดวงดาวบนฟ้ากำเนิดมาพร้อมกับ กาแล็กซี

การค้นพบทางดาราศาสตร์: ดวงดาวบนฟ้ากำเนิดมาพร้อมกับกาแล็กซี

(ภาพปก) ภาพแสดงจากข้อมูลที่รวบรวมจากยานอวกาศไกอาแสดงให้เห็นการกระจายตัวของดวงดาว 150 ล้านดวงใน กาแล็กซี ทางช้างเผือก โดยดาวสีส้มและสีเหลืองแสดงถึงความหนาแน่นของดวงดาว ขณะนี้ ทีมนักดาราศาสตร์กำลังใช้ยานอวกาศไกอาเพื่อประมาณอายุที่ชัดเจนของดวงดาวบางส่วน และปักหมุดแหล่งที่อยู่ของดาวที่เก่าแก่ที่สุดเท่าที่เคยรู้จัก ภาพถ่ายโดย ESA/GAIA/DPAC, A. KHALATYAN(AIP) & STARHORSE TEAM; GALAXY MAP: NASA/JPL-CALTECH/R. HURT (SSC/CALTECH) 


พวกมันมีอายุพอๆ กับดาวที่เก่าที่สุดในจักรวาล – รายงานจากนักดาราศาสตร์

นักดาราศาสตร์ค้นพบว่า บางส่วนของดวงดาวที่ส่องประกายอยู่บนท้องฟ้าระยิบระยับในค่ำคืนนั้นเป็นวัตถุที่หลงเหลือจาก กาแล็กซี ทางช้างเผือกยุคเริ่มต้นที่เก่าแก่ที่สุด หลังจากที่ได้ก่อรูปร่างมาในช่วงเวลา 2-3 พันล้านปีของช่วงการระเบิดครั้งใหญ่ (บิ๊กแบง) โดยดวงดาวเหล่านี้ได้รวมตัวเป็นกลุ่มก้อน และในระหว่างช่วงเวลาที่ยาวนานนี้ พวกมันก็ได้เติบโตและขัดเกลาตัวเองมาเป็นกาแล็กซีทรงกังหัน อันเป็นพื้นที่ที่มนุษย์เราอาศัยอยู่ในทุกวันนี้

“ดวงดาวเหล่านี้มีอายุพอๆ กับดาวที่เก่าที่สุดในจักรวาล” Carme Gallart แห่งสถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์แห่งเกาะคานารี กล่าว โดยรายงานของเขาได้รับการตีพิมพ์ลงในวารสาร Nature Astronomy ซึ่งเผยว่าเป็นครั้งแรกที่นักดาราศาสตร์ได้ปักหมุดอายุของบรรดาดวงดาวโบราณซึ่งมีอายุราวหนึ่งหมื่นถึงหนึ่งหมื่นสามพันล้านปีแล้ว

“การกำหนดประชากรของดาว (populations of stars) ที่เก่าแก่ที่สุดซึ่งได้ก่อร่างของกาแล็กซีทางช้างเผือกนั้นค่อนข้างน่าสนใจ เพราะมันจะให้แนวทางเราไปสู่อดีตของกาแล็กซีของเรา” Chris Hayes แห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย ที่ไม่ได้มีส่วนร่วมในการศึกษาครั้งนี้ กล่าว

“ประชากรดวงดาวที่เก่าแก่ที่สุดในโลกนั้นควรจะปรากฏ และเนื่องจากว่าพวกมันก็ได้รับการระบุตัวแล้ว พวกมันจะกลายเป็นเครื่องมืออันทรงพลังที่จะช่วยเชื่อมประวัติศาสตร์กาแล็กซีของเรา” Chris Hayes กล่าวเสริม

ประวัติศาสตร์ของกาแล็กซีนั้นมีการบันทึกในเรื่องของยุคสมัย องค์ประกอบต่างๆ และการตำแหน่งจัดวางดวงดาวที่มีอายุเหล่านี้ นั่นหมายความว่าสิ่งเหล่านี้ทำหน้าที่คล้ายกับเบาะแสทางโบราณคดี ยกตัวอย่างเช่น ในวิธีการศึกษาดวงดาวที่มีอายุเก่าแก่นี้ ทีมศึกษาต้องหาหลักฐานการชนกันครั้งใหญ่ในช่วงอายุแรกๆ ของกาแล็กซี

(เชิญรับชมวิดีโอ Stars 101 ที่มีเนื้อหาอธิบายเรื่องราวของดวงดาวโดยพื้นฐาน)

ราวหนึ่งหมื่นล้านปีที่แล้ว มีการชนกันของกาแล็กซีทางช้างเผือกในระยะแรกเริ่มและกาแล็กซีไกอา-เอ็นเซลาดัส (Gaia-Enceladus) ที่มีขนาดเล็กกว่า ในทุกวันนี้ จำนวนของดวงดาวสีน้ำเงินในกาแล็กซีต่างประกอบไปด้วยเศษซากที่ส่องแสงกระจัดกระจายจากส่วนประกอบหลักซึ่งได้หายไปแล้ว

โบราณคดีกาแล็กซี

Gallart และทีมงานของเธอได้ค้นพบข้อเท็จจริงนี้โดยการใช้ข้อมูลปฐมภูมิที่รวบรวมโดยดาวเทียมไกอาขององค์การอวกาศยุโรป เนื่องด้วยตำแหน่งของมันในอวกาศ ดาวเทียมไกอาได้ศึกษาบรรดาดวงดาวที่อยู่ใกล้และสว่างที่สุด และได้บันทึกข้อมูลที่ละเอียดเกี่ยวกับการเคลื่อนไหวและตำแหน่งของดวงดาว

หลังจากใช้ข้อมูลระยะที่เจาะจงจากดาวเทียมไกอาของดวงดาวห้าแสนดวงที่อยู่โดยรอบ ซึ่งอยู่ในระยะ 6,500 ปีแสงจากโลก Gallart และทีมงานของเธอสามารถกำหนดระดับความเข้มข้นของแสง (luminosities) และสีของดวงดาวได้ จากตรงนั้น ทีมงานได้คำนวณอายุของดวงดาว และได้ผลลัพธ์ออกมาเป็นข้อมูลและรูปแบบที่น่าดึงดูดใจ

อธิบายให้ง่ายขึ้น ทีมงานได้ค้นพบหลักฐานว่ามีประชากรของดวงดาวสองชนิดซึ่งมีอายุที่เท่ากัน โดยแต่ละชนิดนี้มีอายุราวไม่ต่ำกว่าหนึ่งหมื่นล้านปี กลุ่มหนึ่งคือดาวแดง (redder) อีกกลุ่มหนึ่งคือ ดาวน้ำเงิน (bluer) โดยทั้งสองกลุ่มอยู่ในช่วงต้นของฮาโล (halo) กาแล็กซีทางช้างเผือก อันหมายถึงขอบเขตทรงกลมที่เป็นพื้นที่รวมกาแล็กซีทั้งหมดเข้าด้วยกัน

กาแล็กซี
กาแล็กซีอันโดรเมดา หรือที่รู้จักกันนาม เมสสิเยร์ 31 (Messier 31) กำลังเปล่งแสงในภาพถ่ายใหม่ที่ได้มาจากโครงการสำรวจ Zwicky Transient Facility (ZTF) ในรัฐแคลิฟอร์เนีย ภาพถ่ายโดยZTF/D. GOLDSTEIN AND R. HURT (CALTECH)

ดาวแดงที่มีอายุมากกว่าเริ่มสร้างตัวเองในช่วงหนึ่งพันปีแรกของการดำรงอยู่ของจักรวาล โดยดาวแดงสร้างขึ้นจากแก๊ส ฝุ่นอวกาศ และโลหะที่ถูกลากเข้ามายังจักรวาลในยุคกำเนิดดวงดาว ดวงดาวเหล่านี้รวมตัวและเร่งให้เกิดเป็นกาแล็กซีทางช้างเผือกในยุคแรก

ในช่วงเวลาราวสามพันล้านปี กาแล็กซีทางช้างเผือกในช่วงแรกได้สร้างดวงอาทิตย์หลายดวงขึ้นอย่างช้าๆ เหนี่ยวนำแก๊ส และจุดไฟหลอมพลังงานนิวเคลียร์แรกเริ่ม (infant nuclear furnaces) และเมื่อราวหนึ่งหมื่นล้านปีที่แล้ว กาแล็กซีที่กำลังเติบโตนี้ได้ประสบกับกาแล็กซีเพื่อนบ้านที่มีขนาดเล็กกว่า นั่นคือดาราจักรแคระ (Dwaft Galaxy) ซึ่งประกอบไปด้วยจำนวนดวงดาวราวร้อยละ 30 เมื่อเทียบกับกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งต่อมาก็ถูกกินกลืนโดยกาแล็กซีที่มีขนาดใหญ่กว่า

ในทุกวันนี้ ดาวสีน้ำเงิน (blue star) ของกาแล็กซีที่หายไป ต่างกระจัดกระจายอยู่ตลอดกาแล็กซีทางช้างเผือก ที่ดวงดาวเหล่านี้มีส่วนประกอบของเอกลักษณ์ทางเคมี (chemical signature) ที่สามารถบอกบรรดานักดาราศาสตร์ได้ว่าดวงดาวเหล่านี้สร้างขึ้นในเขตพื้นที่ทางอวกาศที่ต่างกันและมีจำนวนของโลหะที่ต่างกัน

โดยทีมนักดาราศาสตร์ได้หาหลักฐานยืนยันว่าการชนกันของกาแล็กซีทางช้างเผือกและกาแล็กซีไกอา-เอ็นเซลาดัส ได้เปลี่ยนรูปร่างกาแล็กซีของเราไปตลอดกาล

อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีคำตอบว่าการชนกันครั้งใหญ่ดังกล่าวนี้เป็นการชนกันครั้งแรกของกาแล็กซีหรือหรือไม่ แต่ก็ชัดเจนว่าเหตุการณ์ในครั้งนี้เป็นเรื่องที่ใหญ่มาก

“เหตุการณ์ครั้งนี้น่าจะเป็นการกลืนกาแล็กซีครั้งใหญ่ที่สุดเท่าที่กาแล็กซีทางช้างเผือกประสบมา และคงไม่ใช่ครั้งที่เก่าแก่ที่สุด เป็นเพียงหนึ่งในบรรดาเหตุการณ์ที่เก่าแก่ที่สุดท่านั้น” Carme Gallart กล่าวและเสริมว่า “เราสามารถให้ภาพที่แท้จริงของการกลืนกินกาแล็กซีเนื่องจากเรารู้อายุที่ทุกทุกอย่างเกิดขึ้น และเราจะสามารถจินตนาการถึงการเรียงลำดับกาแล็กซีได้”

เรื่อง NADIA DRAKE


อ่านเพิ่มเติม ดาวฤกษ์ : ดวงดาวที่ส่องประกายประดับนภาราตรี 

ดาวฤกษ์, ดาว,

เรื่องแนะนำ

แกะสามารถจดจำใบหน้าคนได้

คุณจำหน้าคนเก่งแค่ไหน? หากใช่ คุณอาจจะต้องแปลกใจที่พบว่าสัตว์เองก็มีความสามารถในลักษณะนี้เช่นกัน ที่มหาวิทยาลัยแคมบริดจ์ นักสรีรศาสตร์ได้ทำการทดลองกับแกะ ผลการทดลองทำให้พวกเขาประหลาดใจเพราะแกะที่ดูเอื่อยเฉื่อยเหล่านี้มีความสามารถในการจดจำใบหน้าเช่นเดียวกับมนุษย์และไพรเมตอื่นๆ พวกเขาทำการทดลองโดยฉายภาพใบหน้าของมนุษย์ 2 ใบหน้าเปรียบเทียบกัน และใช้รางวัลเป็นตัวล่อให้แกะเลือก 80% ของแกะที่เข้าร่วมการทดลองเลือกใบหน้าได้ถูกต้อง และเมื่อทีมวิจัยลองเปลี่ยนภาพเป็นภาพใหม่ของใบหน้าคนดังคนเดิมพวกเขาพบว่าแกะเลือกได้ถูกต้องแม่นยำน้อยลง แต่ยังอยู่ในเกณฑ์ที่จดจำความต่างของใบหน้าได้ใกล้เคียงกับมนุษย์ สุดท้ายนี้ทีมนักวิจัยฉายภาพของผู้ฝึกพวกมันขึ้นเคียงกับใบหน้าแปลกหน้า และพบว่าแกะเลือกใบหน้าคุ้นเคยกว่าคือหน้าของผู้ฝึก ข้อมูลที่ได้นี้จะถูกนำไปพัฒนา ซึ่งนักวิจัยคาดว่าน่าจะเป็นประโยชน์ต่อการรักษาและป้องกันภาวะความจำเสื่อมในมนุษย์ เช่น โรคฮันติงตัน โรคที่เกิดจากการเสื่อมของระบบประสาทส่วนกลาง/สมอง จนทำให้เกิดภาวะสมองเสื่อมเป็นต้น   อ่านเพิ่มเติม : วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการจูบ, วิทยาศาสตร์ว่าด้วยการร้องไห้

หุ่นยนต์เลียนแบบการเคลื่อนไหวนิ้วมนุษย์

หุ่นยนต์เลียนแบบการเคลื่อนไหวนิ้วมนุษย์ หุ่นยนต์ส่วนใหญ่มีองค์ประกอบที่ทำจากวัสดุซึ่งไม่เอื้อต่อความยืดหยุ่น แต่สำหรับหุ่นยนต์ HASEL นั้นต่างออกไปเพราะมันทำมาจากถุงบรรจุของเหลวซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้าแทนลักษณะของกล้ามเนื้อมนุษย์ เมื่อถึงเวลาใช้งานกระแสไฟฟ้าจะกระตุ้นให้ของเหลวในถุงเปลี่ยนรูปร่างไป และก่อให้เกิดการยืดหรือหดตัวขึ้นมา ซึ่งช่วยให้หุ่นยนต์สามารถเคลื่อนไหวได้อย่างยึดหยุ่นขึ้น แต่ในขณะเดียวกันก็ยังคงความแข็งแรงไว้ได้ ลองชมคลิปตัวอย่างการสาธิตที่แทนการเคลื่อนไหวของหุ่นยนต์เทียบเท่ากับนิ้วมือมนุษย์กันว่าจะเป็นอย่างไร ทั้งนี้ทีมผู้ผลิตคาดหวังว่าไอเดียของพวกเขาจะช่วยพัฒนาหุ่นยนต์ที่เคลื่อนไหวได้อย่างมีประสิทธิภาพขึ้นในอนาคต เพื่อใช้ในฐานะอวัยวะเทียม หรือเป็นส่วนหนึ่งของโรงงานอุตสาหกรรม   อ่านเพิ่มเติม มนุษย์จะเป็นอย่างไรในอนาคต?

การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต (Bioluminescence)

การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต สามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิดบนโลกนี้ ไม่ว่าจะเป็นฟองน้ำ แมงกะพรุน หรือปลาน้ำลึกบางชนิด รวมไปถึงสิ่งมีชีวิตบนบกจำพวกแบคทีเรีย เห็ด และเชื้อรา ขณะที่มนุษย์นำแสงสว่างมาใช้เป็นพลังงาน รวมถึงใช้เพื่อการนำทางในยามค่ำคืน แต่ การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต เหล่านี้ นำแสงสว่างภายในตัวเองมาปรับใช้ในหลากหลายรูปแบบ เพื่อการดำรงชีวิตและเพื่อความอยู่รอด การเรืองแสงของสิ่งมีชีวิต (Bioluminescence) คือ การสร้างพลังงานจากปฏิกิริยาทางเคมีภายในร่างกายที่ก่อให้เกิดการปลดปล่อยพลังงานออกมาในรูปของ “แสงสว่าง” ซึ่งนับเป็นหนึ่งในกลไกสำคัญทางธรรมชาติที่น่าอัศจรรย์ใจ เนื่องจากพลังงานหรือแสงสว่างส่วนใหญ่ที่มนุษย์เรารู้จักนั้น มักก่อให้เกิดความร้อนหรือรังสีที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต แต่การสร้างแสงในตนเองตามกลไกทางธรรมชาติของพืช เชื้อรา หรือ สัตว์ทั้งหลายเหล่านี้ คือ การสร้างพลังงานแสงที่เรียกว่า “แสงเย็น” (Cold Light) แสงที่ก่อให้เกิดรังสีหรือพลังงานความร้อนที่เป็นอันตรายในอัตราต่ำ กลไกของการเรืองแสงในสิ่งมีชีวิต การเรืองแสงในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิด เกิดขึ้นภายใต้สภาวะแวดล้อมที่แตกต่างกันและก่อให้เกิดผลลัพธ์ที่แตกต่าง ไม่ว่าจะเป็นสีของแสง ตำแหน่งของแสง ช่วงและระยะเวลา หรือแม้แต่จังหวะของการเปล่งแสง อย่างไรก็ตาม สิ่งมีชีวิตเรืองแสงส่วนใหญ่มีกลไกการผลิตแสงที่ตั้งอยู่บนพื้นฐานเดียวกัน คือ การสร้างแสงสว่างจากปฏิกิริยาชีวเคมีทั้งหลายภายในเซลล์ ซึ่งอยู่ภายใต้การควบคุมของสารเคมีที่เรียกว่า “เอนไซม์” (Enzyme) โดยมีองค์ประกอบที่สำคัญ 2 ส่วน คือสารลูซิเฟอริน (Luciferin) และเอนไซม์ลูซิเฟอเรส (Luciferase) หรือโฟโตโปรตีน […]