นักดาราศาสตร์ 2 ทีมที่นำโดยนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ได้ย้อนเวลากลับไปเกือบ 13 พันล้านปี เมื่อจักรวาลมีอายุน้อยกว่า 10 เปอร์เซ็นต์ในปัจจุบัน เพื่อหาว่าควาซาร์ วัตถุที่ส่องสว่างมากซึ่งขับเคลื่อนโดยหลุมดำมวลมหาศาลที่มีมวลเท่ากับมวลของ พันล้านดวง – ควบคุมการก่อตัวของดาวฤกษ์และการสะสมของดาราจักรมวลมากที่สุด
ทีมงานพบว่าควาซาร์พ่นก๊าซเย็นออกด้วยความเร็วสูงถึง 2,000 กิโลเมตรต่อวินาที และในระยะทางเกือบ 200,000 ปีแสง ซึ่งไกลกว่าที่เคยพบมาก
ก๊าซเย็นซึ่งเป็นวัตถุดิบสำหรับการก่อตัวดาวในดาราจักรสามารถเร่งความเร็วให้เร็วขึ้นได้อย่างไรยังคงเป็นปริศนา การเปรียบเทียบโดยละเอียดของการสังเกตการณ์ใหม่และการจำลองแบบซูเปอร์คอมพิวเตอร์ทำให้นักวิจัยเข้าใจว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไร: ก๊าซถูกทำให้ร้อนที่อุณหภูมิหลายสิบล้านองศาโดยพลังงานที่ปล่อยออกมาจากหลุมดำมวลมหาศาลที่ให้พลังงานแก่ควาซาร์ ความดันที่ก่อตัวขึ้นมหาศาลนี้ช่วยเร่งก๊าซร้อนและผลักไปยังส่วนนอกของดาราจักร
การจำลองด้วยซูเปอร์คอมพิวเตอร์แสดงให้เห็นว่าเมื่อออกจากกาแลคซีต้นกำเนิด มีเวลาเพียงพอสำหรับก๊าซร้อนบางส่วนที่จะเย็นตัวลงจนถึงอุณหภูมิที่ต่ำพอที่จะสังเกตได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ผลลัพธ์ถูกนำเสนอในบทความสองฉบับที่ตีพิมพ์ในวันนี้ (16 มกราคม) ในวารสารMonthly Notices of the Royal Astronomical Society and Astronomy & Astrophysics
ควอซาร์เป็นหนึ่งในวัตถุที่ส่องสว่างที่สุดในจักรวาล และควาซาร์ที่อยู่ห่างไกลที่สุดก็อยู่ไกลมากจนทำให้เราสามารถย้อนเวลากลับไปได้หลายพันล้านปี พวกมันถูกขับเคลื่อนโดยหลุมดำมวลมหาศาลที่ใจกลางกาแลคซี่ ล้อมรอบด้วยบริเวณที่มีลักษณะเหมือนจานหมุนอย่างรวดเร็วของก๊าซ ในขณะที่หลุมดำดึงสสารออกจากสิ่งรอบตัว พลังงานจำนวนมหาศาลก็ถูกปลดปล่อยออกมา
Claudia Cicone นักศึกษาปริญญาเอกจาก Cavendish Laboratory และ Kavli Institute for Cosmology ของ Cambridge กล่าวว่า นับเป็นครั้งแรกที่เราได้เห็นก๊าซเย็นที่ไหลออกมาเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมหาศาลเหล่านี้ในระยะทางไกลจากหลุมดำมวลมหาศาลเช่นนี้ เอกสารแรกของทั้งสอง “มันเป็นเรื่องยากมากที่จะมีอุณหภูมิที่ต่ำเร็วเท่าที่เราสังเกตได้”
ข้อสังเกตของ Cicone ทำให้ทีมนักวิจัยที่สองที่เชี่ยวชาญด้านการจำลองซูเปอร์คอมพิวเตอร์สามารถพัฒนาแบบจำลองทางทฤษฎีโดยละเอียดของก๊าซที่ไหลออกรอบควาซาร์สว่าง
“เราพบว่าในขณะที่ก๊าซถูกปล่อยออกจากควาซาร์ที่อุณหภูมิสูงมาก ก็มีเวลาเพียงพอสำหรับบางส่วนที่จะเย็นตัวผ่านการระบายความร้อนด้วยการแผ่รังสี คล้ายกับที่โลกเย็นลงในคืนที่ไร้เมฆ” Tiago Costa, PhD กล่าว นักศึกษาที่สถาบันดาราศาสตร์และสถาบันจักรวาลวิทยา Kavli และเป็นผู้เขียนนำในบทความฉบับที่สอง “สิ่งที่น่าทึ่งก็คือในดาราจักรที่อยู่ห่างไกลในเอกภพอายุน้อย สภาวะที่เหมาะสมเพียงพอสำหรับก๊าซร้อนที่เคลื่อนที่เร็วจนเย็นตัวจนถึงอุณหภูมิต่ำที่คลอเดียและทีมของเธอค้นพบ”
นักวิจัยจากการทำงานที่ IRAM Plateau De Bure interferometer ในเทือกเขา French Alps ได้รวบรวมข้อมูลในแถบมิลลิเมตร ซึ่งทำให้สามารถสังเกตการปล่อยก๊าซเย็นซึ่งเป็นเชื้อเพลิงหลักในการก่อกำเนิดดาวและส่วนประกอบหลักของดาราจักรต่างๆ ได้ แต่แทบจะมองไม่เห็น ที่ความยาวคลื่นอื่นๆ
