แสงแกมมาจาก OP 313 เดินทาง 8 พันล้านปี ส่องเบื้องหลังแสงเรืองจาง ๆ ของเอกภพ

การค้นพบจากแสงแฟลร์เมื่อ 8 พันล้านปีก่อน

ผลการสังเกตการณ์ที่เผยแพร่ในวารสาร Astronomy & Astrophysics เมื่อวันที่ 15 สิงหาคม 2026 ยืนยันว่า OP 313 ซึ่งเป็นควาซาร์วิทยุสเปกตรัมแบน หรือ FSRQ ที่มีค่าเรดชิฟต์ z = 0.997 คือบลาซาร์ที่อยู่ไกลที่สุดเท่าที่เคยตรวจพบในรังสีแกมมาพลังงานสูงมาก (very-high-energy: VHE) ซึ่งหมายถึงพลังงานมากกว่า 100 GeV

ในช่วงการปะทุของแหล่งกำเนิดเมื่อเดือนธันวาคม 2023 กล้อง Large-Sized Telescope รุ่นต้นแบบ LST-1 ของหอดูดาว CTAO และกล้อง MAGIC สองตัวตรวจพบการปล่อยรังสี VHE อย่างมีนัยสำคัญ โดยวัดความเข้มได้ประมาณ 0.3 หน่วย Crab เหนือระดับพลังงาน 100 GeV แม้ OP 313 จะอยู่ห่างจากโลกราว 8 พันล้านปีแสง 3

กล้องภาคพื้นดินมองเห็นรังสีแกมมาได้อย่างไร

LST-1 เริ่มติดตาม OP 313 หลังกล้องอวกาศ Fermi-LAT แจ้งเตือนว่ากิจกรรมของแหล่งกำเนิดเพิ่มสูงขึ้น จุดแข็งของ LST-1 คือมีขีดเริ่มตรวจวัดพลังงานต่ำและมีพื้นที่รับสัญญาณขนาดใหญ่ จึงเหมาะกับการค้นหาแหล่งกำเนิดที่อยู่ไกลมาก ขณะที่การสังเกตการณ์จาก MAGIC ช่วยยืนยันและขยายการวัดการปล่อยรังสี VHE

กล้องเหล่านี้ไม่ได้รับรังสีแกมมาโดยตรงแบบกล้องโทรทรรศน์อวกาศ แต่ตรวจจับร่องรอยที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ เมื่อโฟตอนแกมมาพลังงานสูงชนกับโมเลกุลในอากาศ จะก่อให้เกิดฝนอนุภาคอย่างรวดเร็วและแสงเชเรนคอฟวาบสั้น ๆ จากนั้นนักดาราศาสตร์จึงใช้สัญญาณดังกล่าวอนุมานย้อนกลับว่าเกิดจากรังสีแกมมา 73

ทำไมระยะทางนี้จึงสำคัญ

ค่าเรดชิฟต์ของ OP 313 หมายความว่าโฟตอนที่ตรวจพบถูกปล่อยออกมาในช่วงที่เอกภพยังมีอายุน้อยกว่าปัจจุบันมาก หลังยุคที่การก่อกำเนิดดาวเกิดขึ้นสูงสุด ซึ่งมักเรียกว่า “เที่ยงวันแห่งเอกภพ” หรือ cosmic noon จากนั้นโฟตอนเหล่านี้เดินทางผ่านอวกาศเป็นเวลาประมาณ 8 พันล้านปีก่อนมาถึงโลก 31

สถิตินี้หมายถึงบลาซาร์หรือแกนดาราจักรกัมมันต์ที่ตรวจพบในย่าน VHE โดยเฉพาะ ไม่ได้หมายความว่า OP 313 เป็นวัตถุทุกประเภทที่อยู่ไกลที่สุดซึ่งเคยตรวจพบรังสี VHE

ใช้รังสีแกมมาส่องวัดแสงพื้นหลังของเอกภพ

ระหว่างการเดินทาง โฟตอนแกมมาพลังงานสูงมากจาก OP 313 ต้องผ่านแสงพื้นหลังนอกดาราจักร หรือ EBL ซึ่งเป็นแสงสะสมจากดาวฤกษ์และดาราจักรต่าง ๆ ครอบคลุมตั้งแต่ย่านอินฟราเรดถึงแสงที่ตามองเห็น

เมื่อโฟตอนแกมมาพลังงานสูงชนกับโฟตอนพลังงานต่ำใน EBL อาจเกิดการสร้างคู่อนุภาคอิเล็กตรอน–โพซิตรอน ทำให้โฟตอนแกมมาบางส่วนหายไปจากลำแสงเดิม การลดทอนนี้ขึ้นอยู่กับพลังงาน จึงทิ้งร่องรอยไว้ในสเปกตรัมที่กล้องตรวจวัดได้

นักวิจัยนำแบบจำลองสเปกตรัมดั้งเดิมมาวิเคราะห์ร่วมกับข้อมูลจาก Fermi, LST-1 และ MAGIC ผลลัพธ์ช่วยกำหนดขีดจำกัดบนของความหนาแน่นรวมของ EBL ตัวอย่างเช่น การฟิตข้อมูลจาก LST-1 ให้ค่า λIλ < 8.74 nW m⁻² sr⁻¹ ที่ความยาวคลื่น 0.6 ไมโครเมตร 3

กล่าวอีกอย่างคือ แสงแกมมาจากวัตถุไกลโพ้นทำหน้าที่คล้าย “ไฟฉายจักรวาล” ทำให้นักดาราศาสตร์ศึกษาปริมาณแสงจาง ๆ ที่สะสมอยู่ระหว่างดาราจักรตลอดประวัติศาสตร์ของเอกภพได้

เจ็ตที่ขับเคลื่อนการปะทุ

ข้อมูลหลายช่วงคลื่นสอดคล้องกับภาพที่ว่า อิเล็กตรอนซึ่งเคลื่อนที่ด้วยความเร็วใกล้ความเร็วแสงภายในเจ็ตพลาสมาของ OP 313 กระเจิงโฟตอนพลังงานต่ำผ่านกระบวนการ inverse Compton จนโฟตอนเหล่านั้นถูกเพิ่มพลังงานขึ้นมาอยู่ในย่านรังสีแกมมา

เจ็ตของบลาซาร์หันมาใกล้แนวสายตาของเรา ผลจากการรวมลำแสงเชิงสัมพัทธภาพ หรือ relativistic beaming จึงทำให้การปล่อยรังสีดูสว่างเป็นพิเศษเมื่อมองจากโลก 3

บททดสอบสำคัญของ LST-1

การตรวจพบ OP 313 เป็นการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ครั้งแรกของ LST-1 ขณะที่กล้องยังอยู่ในระยะ commissioning หรือการทดสอบและปรับตั้งระบบ ผลงานนี้แสดงให้เห็นว่ากล้องต้นแบบสามารถเข้าถึงย่าน VHE พลังงานต่ำ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการศึกษาวัตถุไกลที่รังสีถูก EBL ลดทอนอย่างรุนแรง

ก้าวต่อไปคือเครือข่ายกล้อง LST จำนวนสี่ตัวของ CTAO-North ที่ลา ปัลมา ประเทศสเปน ซึ่งมีกำหนดเปิดตัวอย่างเป็นทางการในวันที่ 15 ตุลาคม โดยออกแบบให้ตรวจวัดพลังงานได้ต่ำถึงประมาณ 20 GeV ความไวที่เพิ่มขึ้นนี้อาจเปิดทางให้ค้นพบแหล่งกำเนิดรังสีแกมมาที่อยู่ไกลกว่า OP 313 และช่วยสำรวจเอกภพยุคเก่าได้ละเอียดขึ้น 1245