ภาพทางด้านซ้ายแสดงส่วนหนึ่งของท้องฟ้าของเราที่เรียกว่าเขตBoötesในแสงอินฟราเรดในขณะที่ภาพด้านขวาแสดงแสงอินฟราเรดพื้นหลังลึกลับที่ถูกจับโดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ของนาซ่าในภูมิภาคเดียวกันของท้องฟ้าบัตรเครดิต: NASA / JPL-Caltech
อะไรทำให้เกิดแสงลึกลับของรังสีที่มองเห็นทั่วทั้งท้องฟ้าด้วยกล้องโทรทรรศน์อินฟราเรด? คำตอบอาจอยู่ในการรวมกันของแนวคิดที่ค่อนข้างใหม่ในด้านดาราศาสตร์และค่อนข้างขัดแย้งเช่นกัน ดาวฤกษ์ที่ถูกขับไล่ออกไปจากกาแลคซีอาจถูกฝังอยู่ในสสารมืดรัศมีที่ถูกตั้งทฤษฎีให้ล้อมรอบกาแลคซี ในขณะที่สสารมืดเหล่านี้ได้ถูกตรวจจับทางอ้อมโดยการสังเกตผลกระทบความโน้มถ่วงของพวกมัน แต่พวกมันก็อาจเป็นแหล่งกำเนิดของการแผ่รังสีพื้นหลังที่ลึกลับ
“ แสงพื้นหลังอินฟราเรดบนท้องฟ้าของเรานั้นเป็นปริศนาที่มีขนาดใหญ่มาก” Asantha Cooray จากมหาวิทยาลัยแห่งแคลิฟอร์เนียที่ Irvine ผู้เขียนนำการวิจัยใหม่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature วันนี้ “ เรามีหลักฐานใหม่แสงนี้มาจากดวงดาวที่อยู่ระหว่างกาแลคซี ดวงดาวเป็นลมเกินกว่าจะมองเห็นเป็นรายบุคคล แต่เราคิดว่าเราเห็นแสงเรืองแสงเป็นกลุ่ม "
การเรืองแสงแบบรวมนั้นมาจาก "interhalo" ของสสารมืดรัศมีที่แผ่กระจายไปทั่วจักรวาลและอาจตอบคำถามใหญ่ว่าทำไมปริมาณแสงที่สังเกตเห็นเกินปริมาณแสงที่ปล่อยออกมาจากกาแลคซีที่รู้จัก
“ กาแลคซีอยู่ในสสารมืดรัศมีที่ใหญ่กว่ากาแลคซีมาก เมื่อกาแลคซีก่อตัวและรวมเข้าด้วยกันรัศมีสสารมืดก็จะใหญ่ขึ้นและดาวและกาซแก๊สก็จะพุ่งเข้าหากึ่งกลางของรัศมี” เอ็ดเวิร์ดแอล (เน็ด) ไรท์จาก UCLA และสมาชิกของทีมที่ใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ ค้นหาแหล่งที่มาของแสงอินฟราเรด “ สิ่งที่เรากำลังพูดคือหนึ่งดาวในหนึ่งพันไม่ทำอย่างนั้นและได้รับการกระจายเหมือนสสารมืด คุณไม่สามารถมองเห็นสสารมืดได้เป็นอย่างดี แต่เรากำลังเสนอว่ามันมีดาวอยู่สองสามดวง - เพียงหนึ่งในสิบของ 1 เปอร์เซ็นต์ของจำนวนดาวในส่วนสว่างของกาแลคซี ดาวดวงหนึ่งในหนึ่งพันถูกแยกออกจากกาแลคซีที่มองเห็นและกระจายตัวเหมือนสสารมืด”
สสารมืดไม่ได้มืดมิดอย่างสิ้นเชิงไรท์กล่าว “ เศษเสี้ยวเล็ก ๆ หนึ่งในสิบของร้อยละของดวงดาวในกาแลคซีกลางกระจายออกไปสู่รัศมีและสิ่งนี้สามารถสร้างความผันผวนที่เราเห็น”
ในกลุ่มกาแลคซีขนาดใหญ่นักดาราศาสตร์พบว่ามีเปอร์เซ็นต์แสงอินทรา - ฮาโลสูงขึ้นมากถึง 20% ไรท์กล่าว
สำหรับการศึกษานี้ Cooray, Wright และเพื่อนร่วมงานใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์ในการสร้างแผนที่อินฟราเรดของพื้นที่ท้องฟ้าในกลุ่มดาวBoötes แสงเดินทางมาหาเรา 10 พันล้านปีแล้ว
“ สันนิษฐานว่าแสงในรัศมีนี้เกิดขึ้นทุกหนทุกแห่งบนท้องฟ้าและไม่ได้มีการวัดที่ใดเลย” Wright กล่าวซึ่งเป็นผู้ตรวจสอบหลักของภารกิจการสำรวจด้วยรังสีอินฟราเรด (WISE) ของ NASA
“ ถ้าเราสามารถเข้าใจต้นกำเนิดของพื้นหลังอินฟราเรดได้อย่างแท้จริงเราสามารถเข้าใจได้เมื่อแสงทั้งหมดในเอกภพเกิดขึ้นและผลิตออกมาเท่าไร” Wright กล่าว “ ประวัติความเป็นมาของการผลิตแสงทั้งหมดในเอกภพนั้นถูกเข้ารหัสในเบื้องหลังนี้ เรากำลังบอกว่าความผันผวนสามารถเกิดขึ้นได้จากขอบกาแลคซีที่คลุมเครือซึ่งมีอยู่ในเวลาเดียวกันกับที่ดาวส่วนใหญ่สร้างขึ้นเมื่อประมาณ 10 พันล้านปีก่อน”
แสงจะปรากฏขึ้นที่ลวดลายเป็นจุด ๆ ในภาพสปิตเซอร์
การค้นพบใหม่นั้นขัดแย้งกับการศึกษาที่ออกมาในฤดูร้อนนี้ Alexander“ Sasha” Kashlinsky ของศูนย์การบินอวกาศก็อดดาร์ดของนาซ่าและทีมของเขามองท้องฟ้าเดียวกันนี้กับสปิตเซอร์และเสนอแสงที่ทำให้รูปแบบที่ผิดปกติมาจากดาวและกาแล็กซี่แรก
ในการศึกษาใหม่ Cooray และเพื่อนร่วมงานได้ดูข้อมูลจากส่วนที่ใหญ่กว่าของท้องฟ้าที่เรียกว่าฟิลด์ Bootes ซึ่งครอบคลุมอาร์คเท่ากับ 50 ดวงจันทร์เต็มโลก การสังเกตเหล่านี้ไม่ไวต่อแสงจากการศึกษาของกลุ่ม Kashlinsky แต่ขนาดที่ใหญ่ขึ้นทำให้นักวิจัยสามารถวิเคราะห์รูปแบบของแสงอินฟราเรดพื้นหลังได้ดีขึ้น
“ เราดูที่สนาม Bootes กับสปิตเซอร์เป็นเวลา 250 ชั่วโมง” แดเนียลสเติร์นผู้ร่วมเขียนของห้องปฏิบัติการ Jet Propulsion ของนาซ่าในพาซาดีนาแคลิฟอร์เนียกล่าวว่า“ การศึกษาภูมิหลังอินฟราเรดจาง ๆ นั้นเป็นหนึ่งในเป้าหมายหลักของการสำรวจของเรา การสังเกตเพื่อตอบคำถามที่สำคัญและท้าทายโดยตรงของสิ่งที่ทำให้พื้นหลังเรืองแสง”
ทีมสรุปว่ารูปแบบแสงของแสงอินฟราเรดไม่สอดคล้องกับทฤษฎีและการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ของดาวและกาแล็กซี่ดวงแรก นักวิจัยบอกว่าเรืองแสงนั้นสว่างเกินกว่าที่จะมาจากกาแลคซีแห่งแรกซึ่งคิดว่าไม่น่าจะมีขนาดใหญ่หรือใหญ่เท่ากับกาแลคซีที่เราเห็นอยู่รอบตัวเราในทุกวันนี้ แต่นักวิทยาศาสตร์เสนอทฤษฎีใหม่เพื่ออธิบายแสงตุ่มตามทฤษฎีของ "intracluster" หรือ "intrahalo" แสงดาว
ทีมกล่าวว่าจำเป็นต้องมีการวิจัยเพิ่มเติมเพื่อยืนยันสิ่งที่ค้นพบนี้และเสริมว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์เวบบ์ควรช่วย
เอริคสมิ ธ รองผู้จัดการโครงการของ JWST ที่สำนักงานใหญ่ขององค์การนาซ่ากล่าวว่า“ วิสัยทัศน์อินฟราเรดที่คมชัดของกล้องโทรทรรศน์เจมส์เวบบ์จะสามารถมองเห็นดาวและกาแล็กซี่แรก ๆ ได้โดยตรงรวมถึงดาวจรจัด ในวอชิงตัน “ วัตถุลึกลับที่ประกอบเป็นแสงอินฟราเรดพื้นหลังอาจถูกเปิดเผย”
แหล่งที่มา: NASA, UCLA
