นักดาราศาสตร์เปิดตัวแบบจำลอง ‘COLIBRE’ เผยวิวัฒนาการกาแล็กซีตั้งแต่ยุคบิกแบง

ทีมนักดาราศาสตร์ได้เปิดตัว "COLIBRE" (โคลิเบอร์) โครงการแบบจำลองวิวัฒนาการกาแล็กซีที่ล้ำสมัยและสมจริงที่สุดเท่าที่เคยมีมา โครงการนี้ได้สร้างภาพจำลองการก่อตัวของกาแล็กซีตั้งแต่ช่วง 1,000 ล้านปีแรกหลังเหตุการณ์บิกแบงจนถึงปัจจุบัน โดยเป็นครั้งแรกที่มีการนำปัจจัยสำคัญอย่างแก๊สเย็นและฝุ่นอวกาศมาร่วมคำนวณด้วย ผลลัพธ์ที่ได้ไม่เพียงแต่สร้างภาพที่สมจริง แต่ยังช่วยยืนยันความถูกต้องของแบบจำลองจักรวาลวิทยาที่เคยถูกตั้งข้อสงสัยจากข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ งานวิจัยชิ้นสำคัญนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารของสมาคมดาราศาสตร์แห่งราชสำนักอังกฤษในช่วงกลางเดือนเมษายน พ.ศ. 2569

การทำความเข้าใจว่ากาแล็กซีเติบโตและเปลี่ยนแปลงมาอย่างไรเป็นความท้าทายของนักวิทยาศาสตร์มาโดยตลอด ในอดีตแบบจำลองคอมพิวเตอร์มักมีข้อจำกัดเนื่องจากไม่ได้นำปัจจัยเรื่องแก๊สเย็นและฝุ่นอวกาศเข้ามาเป็นส่วนหนึ่งของการคำนวณ ศาสตราจารย์ จูป สคาเย หัวหน้าโครงการจากมหาวิทยาลัยไลเดินอธิบายว่า กาแล็กซีของจริงนั้นเต็มไปด้วยแก๊สเย็นและฝุ่นซึ่งเป็นวัตถุดิบสำคัญในการให้กำเนิดดาวฤกษ์ แต่ข้อจำกัดทางเทคโนโลยีทำให้แบบจำลองขนาดใหญ่ในอดีตต้องละทิ้งข้อมูลส่วนนี้ไป การมาถึงของโครงการ COLIBRE จึงเป็นการเติมเต็มจิ๊กซอว์ชิ้นสำคัญที่ขาดหายไป ทำให้เราได้เห็นภาพสะท้อนของเอกภพที่ใกล้เคียงความเป็นจริงมากที่สุด

ความสำเร็จนี้เกิดขึ้นได้จากการก้าวกระโดดของพลังการประมวลผล ทีมวิจัยใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ของมหาวิทยาลัยเดอรัมในการจำลองพื้นที่อวกาศขนาดมหึมาด้วยความละเอียดที่มากกว่าแบบจำลองเดิมถึง 20 เท่า ระบบสามารถคำนวณกระบวนการทางฟิสิกส์และเคมีที่ซับซ้อน ตั้งแต่การเย็นตัวของแก๊สไปจนถึงบทบาทของเม็ดฝุ่นขนาดเล็ก นอกจากภาพจำลองทางสายตาที่น่าทึ่งแล้ว ทีมวิจัยยังได้แปลงข้อมูลการก่อตัวของกาแล็กซีให้ออกมาเป็นเสียงผ่านกระบวนการแปลงข้อมูลเป็นเสียง (Sonification) ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์และบุคคลทั่วไปสามารถสัมผัสประสบการณ์การกำเนิดเอกภพในมิติใหม่ที่เข้าถึงและเข้าใจได้ลึกซึ้งยิ่งขึ้น

ข้อมูลจากแบบจำลองดังกล่าวยังเข้ามาช่วยไขข้อข้องใจสำคัญในวงการดาราศาสตร์ ก่อนหน้านี้ ข้อมูลชุดแรกๆ จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ได้เผยให้เห็นกาแล็กซีในยุคเริ่มแรกของเอกภพที่มีลักษณะขัดแย้งกับทฤษฎีเดิม จนทำให้เกิดการตั้งคำถามต่อแบบจำลองจักรวาลวิทยามาตรฐานที่นักดาราศาสตร์ใช้กันมานาน ดร. เยฟเกนี ไชคิน นักวิจัยหลักของโครงการระบุว่า เมื่อนำกระบวนการทางฟิสิกส์ที่สมจริงยิ่งขึ้นมาคำนวณใน COLIBRE ผลลัพธ์ที่ได้กลับสอดคล้องกับสิ่งที่กล้องเจมส์เว็บบ์ค้นพบอย่างลงตัว ซึ่งเป็นการยืนยันว่าทฤษฎีการกำเนิดและวิวัฒนาการของเอกภพที่เราเชื่อถือกันอยู่นั้นยังคงถูกต้อง

แม้แบบจำลองนี้จะตอบคำถามสำคัญได้มากมาย แต่ปริศนาแห่งเอกภพก็ยังไม่สิ้นสุดลง การค้นพบจุดแดงขนาดเล็ก (Little Red Dots) โดยกล้องเจมส์เวบบ์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดว่าอาจเป็นจุดกำเนิดของหลุมดำมวลยิ่งยวดในยุคแรกเริ่ม ยังคงเป็นปรากฏการณ์ที่แบบจำลองนี้ยังอธิบายไม่ได้ทั้งหมด ศาสตราจารย์ คาร์ลอส เฟรงก์ สมาชิกหลักของทีมวิจัยกล่าวทิ้งท้ายว่า การที่คอมพิวเตอร์สามารถแก้สมการทางฟิสิกส์จนสร้างเอกภพจำลองที่แยกแทบไม่ออกจากกาแล็กซีของจริงได้นั้น ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งยิ่งใหญ่ ซึ่งจะนำไปสู่การไขความลับของการก่อตัวของหลุมดำมวลยิ่งยวดและปรากฏการณ์ลี้ลับอื่นๆ ในจักรวาลต่อไปในอนาคต

ข้อมูลอ้างอิง: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

• Experience the Evolution of Galaxies Like Never Before in Stunning New Simulations