เพจสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ โพสต์ระบุว่า นักดาราศาสตร์ไทยนำทีมนักวิจัยนานาชาติ ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (JWST) และหอสังเกตการณ์ ALMA ศึกษาภายใต้ฝุ่นหนาทึบของกาแล็กซียุคก่อตัว เปิดเผยให้เห็นถึงโครงสร้างภายในที่ยังไม่มีใครเคยเห็นมาก่อน นำไปสู่กุญแจสำคัญของการเข้าใจต้นกำเนิดของกาแล็กซีที่เราอาศัยอยู่ ไปจนถึงหลุมดำมวลยิ่งยวด ณ ใจกลางกาแล็กซี
เอกภพประกอบด้วยกาแล็กซีหลากหลายชนิด ตั้งแต่กาแล็กซีกังหันแบบทางช้างเผือกของเรา มีลักษณะเป็นจานที่ประกอบด้วยดาวฤกษ์เกิดใหม่อย่างต่อเนื่องจำนวนมาก ไปจนถึงกาแล็กซีทรงรีที่มีขนาดใหญ่กว่ากาแล็กซีกังหันหลายสิบเท่า ซึ่งประกอบไปด้วยมีประชากรดาวฤกษ์ที่มีอายุมาก นักดาราศาสตร์ยังไม่เข้าใจแน่ชัดว่าประชากรกาแล็กซีที่มีความหลากหลายนี้ถือกำเนิดและวิวัฒนาการขึ้นมาอย่างไร นับตั้งแต่การกำเนิดของเอกภพในบิ๊กแบงเมื่อ 13,700 ล้านปีในอดีต ความพยายามที่จะอธิบายวิวัฒนาการของกาแล็กซีเพื่อเข้าใจความเป็นมาเกี่ยวกับเมืองของดวงดาวที่เราอาศัยอยู่ จึงเป็นคำถามปลายเปิดที่ได้รับความสนใจอย่างมากในวงการวิจัยดาราศาสตร์
หากเราต้องการจะศึกษา "ประวัติศาสตร์" ของกาแล็กซี เราจะต้องบันทึกภาพของกาแล็กซีในอดีต โดยเฉพาะอย่างยิ่งในยุคที่กาแล็กซีมีอัตราการก่อตัวสูงสุด ซึ่งตรงกับยุคที่เอกภพมีอายุประมาณครึ่งหนึ่งของปัจจุบัน (ขณะเอกภพมีอายุประมาณ 6,000-8,000 ล้านปี) ซึ่งทำได้โดยใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่เปิดหน้ากล้องเป็นเวลานานเพื่อศึกษากาแล็กซีห่างไกล เช่น เมื่อเราถ่ายภาพกาแล็กซีที่อยู่ห่างออกไป 10,000 ล้านปีแสง ภาพของกาแล็กซีที่เราบันทึกได้จะเป็นภาพของแสงที่ออกเดินทางมาเมื่อ 10,000 ล้านปีมาแล้ว นั่นคือยิ่งเราส่องไปไกล เราก็จะยิ่งมองย้อนลึกกลับไปในกาลเวลา
การถ่ายภาพย้อนอดีตของเอกภพมีความท้าทายสองประการ ประการแรก คือเอกภพได้ขยายตัวไปหลายเท่าในระหว่างที่แสงเดินทางจากกาแล็กซียุคก่อตัวมาถึงโลก การที่เอกภพขยายตัวไปหลายเท่า ทำให้ความยาวคลื่นแสงถูกยืดออกไปหลายเท่าด้วย เช่น แสงจากดาวฤกษ์ในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นที่ 600 นาโนเมตร จากกาแล็กซียุคก่อตัว จะยืดออกไปอยูในช่วงคลื่น 2,000-5,000 นาโนเมตร ซึ่งสังเกตได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์อวกาศขนาดใหญ่เช่นกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เว็บบ์ (James Webb Space Telescope หรือ JWST)
ประการที่สอง คือบริเวณให้กำเนิดดาวฤกษ์ในกาแล็กซียุคก่อตัวมีฝุ่นปกคลุมหนาทึบ แม้แต่แสงในช่วงคลื่นอินฟราเรดก็ไม่สามารถส่องทะลุออกมาได้ เราต้องใช้แสงในช่วงคลื่นไมโครเวฟหรือคลื่นวิทยุที่ความยาวคลื่นยาวออกไปอีกนับร้อยหรือพันเท่าเพื่อสังเกตบริเวณก่อตัวของกาแล็กซีในยุคนี้ และด้วยเหตุที่คลื่นไมโครเวฟและวิทยุมีความยาวมาก จึงต้องใช้จานรับสัญญาณจำนวนมากทำงานร่วมกันด้วยเทคนิคอินเทอร์เฟอโรเมทรีให้เป็นเสมือนกล้องโทรทรรศน์ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางนับสิบกิโลเมตร จึงจะสามารถบันทึกภาพให้ได้ความละเอียดสูงมาวิเคราะห์เปรียบเทียบกับภาพจากแสงในช่วงคลื่นอินฟราเรด (ที่เดิมทีแผ่ออกมาในช่วงคลื่นที่ตามองเห็นอีกต่อหนึ่ง!)
ดร. วิภู รุโจปการ รองผู้อำนวยการสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ และอาจารย์ภาควิชาฟิสิกส์ คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย นำทีมนักดาราศาสตร์จากสหรัฐอเมริกา ฝรั่งเศส เยอรมนี ญี่ปุ่น และจีน ใช้เจมส์เว็บบ์และหมู่หอสังเกตการณ์ความยาวคลื่นมิลิเมตรในทะเลทรายอาตากามา (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array หรือ ALMA) บันทึกภาพโครงสร้างกาแล็กซีดวงหนึ่งที่เรียกว่า UDF2 ใน “Hubble Ultra Deep Field” ซึ่งเป็นบริเวณเล็กๆ บนท้องฟ้าขนาด 1 ใน 10 ของขนาดเชิงมุมของดวงจันทร์ ที่นักดาราศาสตร์ทั่วโลกใช้กล้องโทรทรรศน์ระดับแนวหน้าทั้งบนโลกและในอวกาศศึกษามาอย่างต่อเนื่องตลอด 2 ทศวรรษที่ผ่านมา
คณะนักวิจัยได้ใช้ภาพอินฟราเรดจากกล้องเจมส์เว็บบ์ศึกษาโครงสร้าง UDF2 ว่าดาวฤกษ์ที่ก่อตัวแล้วกระจายตัวอยู่อย่างไร และใช้หอสังเกตการณ์ ALMA บันทึกภาพบริเวณที่กำลังมีดาวฤกษ์ก่อตัวใหม่ในช่วงคลื่นไมโครเวฟ แล้วนำมาวิเคราะห์ร่วมกัน ค้นพบโครงสร้างลักษณะคล้ายกังหันกำลังให้กำเนิดดาวฤกษ์ซ่อนตัวอยู่ภายใต้ฝุ่นหนาทึบ[1] นักดาราศาสตร์เคยค้นพบโครงสร้างกังหันในยุคก่อตัวนี้มาบ้าง แต่ไม่เคยพบโครงสร้างกังหันที่กำลังให้กำเนิดดาวฤกษ์หนาแน่น การค้นพบนี้จะเป็นข้อมูลตั้งต้นเพื่อให้นักดาราศาสตร์ทฤษฎีนำไปเปรียบเทียบกับแบบจำลองการก่อตัวของกาแล็กซีด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์ให้เราสามารถปะติดประต่อเรื่องราว "ประวัติศาสตร์" ของกาแล็กซีจากต้นกำเนิดมาถึงปัจจุบัน
การทำความเข้าใจในโครงสร้างพื้นฐาน ทฤษฎีวิวัฒนาการ และต้นกำเนิดของโครงสร้างที่เราอาศัยอยู่นี้ เป็นส่วนสำคัญของการสร้างองค์ความรู้พื้นฐานอันเป็นองค์ประกอบสำคัญของพัฒนาการทางวิทยาศาสตร์ ปัจจุบันเราทราบแล้วว่าบริเวณใจกลางของกาแล็กซีประกอบขึ้นด้วยส่วนที่เรียกว่า “ส่วนโป่งใจกลางกาแล็กซี” ที่ซึ่งเต็มไปด้วยดาวฤกษ์เก่าแก่ที่เป็นดาวฤกษ์ที่ถือกำเนิดขึ้นมาดวงแรกๆ ของเอกภพ อย่างไรก็ตาม กลไกการถือกำเนิดดาวฤกษ์ที่ประกอบขึ้นเป็นส่วนโป่งของกาแล็กซีนั้นยังคงเป็นปริศนาอยู่อีกมาก และเรายังเข้าใจกระบวนการกำเนิดของมันน้อยมาก การสังเกตโครงสร้างรอบส่วนโป่งขณะก่อตัวนี้จึงอาจจะเป็นภาพ และหลักฐานแรกๆ ของกระบวนการก่อตัวขึ้นของส่วนโป่งใจกลางกาแล็กซีเท่าที่เราเคยรู้จักกันมา ก่อนที่จะวิวัฒนาการมาเป็นกาแล็กซีและดาวฤกษ์อย่างที่เรารู้จักในที่สุด
การผลักดันงานวิจัยพื้นฐาน ย่อมนำมาซึ่งการพัฒนาเทคโนโลยีที่ตามมาอีกมากมาย ความท้าทายในงานวิจัยเช่นงานวิจัยนี้ ที่ต้องสังเกตการณ์กาแล็กซีที่ไกล เล็ก และจางเกินกว่าที่มีใครเคยศึกษามา ย่อมต้องอาศัยเทคโนโลยีขั้นสูงในการสังเกตการณ์ ทั้งการทำอินเทอเฟอโรเมทรีในย่านอินฟราเรดบนภาคพื้นโลก และการส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศที่ต้องพึ่งเทคโนโลยีอีกมากที่ยังไม่เคยมีมาก่อน เหล่านี้ล้วนเป็นแรงผลักดันอันสำคัญที่นำมาสู่การพัฒนานวัตกรรม เพื่อแก้โจทย์ยากในงานวิจัยทางดาราศาสตร์ ซึ่งท้ายที่สุดแล้วความท้าทายเหล่านี้ ก็จะนำมาซึ่งการพัฒนาทั้งด้านกำลังคน เทคโนโลยีวิศวกรรม จนกลายมาเป็นเทคโนโลยีที่เพิ่มผลพลอยได้ทางเศรษฐกิจในที่สุด
ผลงานวิจัยการค้นพบที่นำโดยคนไทยนี้ เป็นอีกหนึ่งสักขีพยานที่แสดงให้เห็นศักยภาพของวงการวิจัยไทยในการทำวิจัยระดับแนวหน้าของโลก สามารถค้นพบปรากฏการณ์ใหม่ๆ ทางดาราศาสตร์ ร่วมผลักดันขอบเขตองค์ความรู้ของมนุษย์ชาติสู่ความเข้าใจต้นกำเนิดของชีวิตและสรรพสิ่งในเอกภพ รวมถึงการเป็นหนึ่งในทีมของอุปกรณ์วิทยาศาสตร์ชิ้นสำคัญ บนกล้องโทรทรรศน์ที่ทันสมัยที่สุดที่มนุษย์เคยรู้จักกันมา