นักวิทย์ถ่ายภาพเส้นใยจักรวาลได้โดยตรงเป็นครั้งแรก ช่วยเข้าใจสิ่งต่างๆ รวมตัวกันได้ยังไง?

นับเป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์มนุษย์ที่สามารถมองเห็น ‘เส้นใยจักรวาล’ (Cosmic Web) ได้โดยตรง สายใยเหล่านี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจว่ากาแล็กซีต่าง ๆ เชื่อมโยงกันยังไงและสิ่งต่าง ๆ มารวมตัวกันได้ยังไง

เมื่อเรามองภาพจักรวาลที่เป็นกาแล็กซีนับไม่ถ้วน เราเห็นพวกมันลอยอยู่ท่ามกลางความว่างเปล่า แต่ตามแบบจำลองจักรวาลวิทยาที่เชื่อกันในปัจจุบันระบุว่าในตอนที่เกิดบิ๊กแบง ไฮโดรเจนมากกว่า 60% ได้กระจายออกไปทั่วแล้วกลายเป็นเส้นใยคอยส่งต่อเพิ่มเติมก๊าซให้กับวัตถุในจักรวาล

แต่ไม่เคยมีใครได้เห็นมันจริง ๆ ที่ผ่านมามีความพยายามที่จะศึกษาเส้นใย 2 ครั้งก่อนหน้านี้โดยในปี 2014 นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้ควอซาร์ (วัตถุที่สว่างที่สุดในจักรวาล) เพื่อถ่ายรูปเส้นใยจักรวาลให้ได้และทำให้เรารู้ว่ามันมีอยู่จริง ต่อมาในปี 2019 ด้วยการใช้กาแล็กซีอายุน้อยที่กำลังสร้างดาวฤกษ์พวกเขาก็เห็นมันอีกครั้ง

ควาพยายามที่ผ่านมาเป็นการเหมือนใช้ไฟฉาย (วัตถุที่มีความสว่าง) ส่องเพื่อให้มองเห็น แต่ครั้งนี้เราสามารถมองเห็นได้โดยตรงโดยไม่ต้องใช้อะไรที่ส่องสว่างอีกแล้ว

“ก่อนการค้นพบครั้งล่าสุดนี้ เราเห็นโครงสร้างเส้นใยที่อยู่ใต้เสาไฟ” Christopher Martin ศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์ที่ Caltech หรือสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนียกล่าว “ตอนนี้เรามองเห็นพวกเขา(เส้นใยจักรวาล)โดยไม่ต้องใช้ตะเกียง”

การถ่ายภาพครั้งล่าสุดนี้ มาร์ตินและเพื่อนร่วมงานของเขาได้ออกแบบเครื่องมือเฉพาะทางเพื่อค้นหาการปล่อยรังสีอัลฟาที่ชื่อว่า Lyman ซึ่งเป็นลายนิ้วมือสเปกตรัมของไฮโดรเจนที่ปล่อยออกมาในเครื่องที่ชื่อว่า Keck Cosmic Web Imager (KCWI) ที่หอดูดาว W.M Keck ในฮาวาย

ภาพ 2 มิติจำนวนจะถูกนำมาซ้อนกันเพื่อสร้างเป็นแผนที่ 3 มิติ แต่ก็มีปัญหาบางประการนั่นคือมลพิษทางแสง ไฟจากถนน ตึกรามบ้านช่อง แสงสะท้อนจากดาวเทียม แสงจากทางช้างเผือก และแสงอื่น ๆ ในจักรวาลสามารถบดบังแสงจากเส้นใยจักรวาล

พวกเขาต้องถ่ายภาพที่มีระยะแตกต่างกัน จากนั้นก็ลบแสงทุกอย่างให้เหลือแต่โครงสร้างแล้วก็ บิงโก! พวกเขามองเห็นเส้นใยที่กำลังเชื่อมกาแล็กซีหนึ่งไปอีกกาแล็กซีหนึ่ง โดยเป็นภาพของวัตถุที่อยู่ห่างจากโลกราว 1 หมื่นล้าน ถึง 1.2 หมื่นล้านปีแสง

สิ่งนี้จะสามารถให้ข้อมูลเกี่ยวกับวิธีที่จักรวาลพัฒนาและเติบโตต่อไป เส้นใยจักรวาลรวมตัวกันภายใต้แรงโน้มถ่วง ไฮโดรเจนเหล่านี้กระจัดกระจาย สะสม และไหลป้อนเข้าสู่กาแล็กซีที่กำลังเติบโต ทำให้พวกมันมีวัตถุดิบเพิ่มเติมสำหรับสร้างดาวฤกษ์ที่ส่องสว่าง รวมถึงพลังงานมืดด้วยเช่นกัน

“เรารู้สึกตื่นเต้นมาก” Mateusz Matuszewski นักวิทยาศาสตร์จาก Caltech กล่าว “เครื่องมือใหม่นี้จะช่วยให้เราเรียนรู้เกี่ยวกับเวัตถุที่อยู่ห่างไกลออกไป และยุคที่ดวงดาวแรกกับหลุมดำแรกก่อตัวขึ้น”

สามารถดูคลิปภาพถ่ายเส้นใยจักรวาลของ Caltech ได้เลยที่นี่ > https://youtu.be/9igR18Xr3eg

ที่มา

https://www.nature.com/articles/s41550-023-02054-1.epdf…

https://www.caltech.edu/…/cosmic-web-lights-up-in-the…

https://www.space.com/cosmic-web-filaments-1st-images…

https://www.sciencealert.com/behold-the-first-direct…

https://www.iflscience.com/cosmic-web-seen-directly-for…

Photo : NASA SVS