นักดาราศาสตร์ทำการรวบรวมข้อมูลจากยานอวกาศ Gaia ของ ESA ได้ค้นพบสิ่งที่พวกเขาเรียกว่ากาแลคซีผี กาแลคซีที่ชื่อว่า Antlia 2 (Ant 2) เป็นกาแลคซีแคระที่มีความหนาแน่นต่ำมากซึ่งก่อตัวขึ้นในยุคแรก ๆ ของจักรวาล และมันถูกปล้นจากมวลของมันโดยแรงคลื่นจากทางช้างเผือก
กาแล็กซี่ผีนี้ซ่อนตัวอยู่ในสายตาที่ชัดเจนตลอดมา ความหนาแน่นต่ำทำให้ตรวจจับได้ยากและตำแหน่งที่ตั้งของมันก็เช่นกัน มันซ่อนอยู่หลังแผ่นดิสก์ของทางช้างเผือกในพื้นที่ที่นักดาราศาสตร์รู้จักในชื่อ“ โซนแห่งการหลีกเลี่ยง” (ZOA.) แต่มันมีขนาดมหึมา: มันมีขนาดเท่ากับเมฆแมกเจลแลนใหญ่และขนาดของทางช้างเผือกหนึ่งในสาม .
ทีมนักดาราศาสตร์นานาชาติพบ Ant 2 ในขณะที่ต้องผ่านการปล่อยข้อมูลที่สองจากยานอวกาศ Gaia พวกเขามองหากาแลคซีแคระใกล้ทางช้างเผือกโดยค้นหาดาว RR Lyrae RR Lyrae เป็นดาวแปรแสงที่ใช้เป็นเทียนมาตรฐาน พวกมันเป็นดาวอายุน้อยที่ยากจนและเป็นโลหะมักพบในกาแลคซีแคระดังนั้นหากคุณพบดาว RR Lyrae คุณอาจพบกาแลคซีแคระ
ในบางประเด็น Ant 2 ก็เหมือนกับกาแลคซีแคระอื่น ๆ กาแลคซีทั้งหมดรวมถึงกาแลคซีแคระแบบนี้ก่อตัวขึ้นพร้อมกับสสารมืด เมื่อชื่อของพวกมันชัดเจนดาวแคระก็เล็กกว่าและมีดาวน้อยกว่ากาแลคซีอื่น ๆ กาแลคซีแคระอาจมีดาวเพียงร้อยล้านดวงอาจจะมากถึงสองสามพันล้านดวง พวกเขากำลังแคระกาแล็คซี่ทางช้างเผือกของเราซึ่งมีดาวอยู่ระหว่าง 200 ถึง 400 พันล้านดวง
“ นี่เป็นผีของกาแลคซี วัตถุที่แพร่กระจายอย่าง Ant 2 ไม่เคยเห็นมาก่อน” - Gabriel Torrealba ผู้เขียนหลัก
ดาวในกาแลคซีแคระต่างจากดาวในกาแลคซีอื่นด้วยเช่นกัน กาแลคซีแคระเป็นโครงสร้างแรก ๆ ที่ก่อตัวขึ้นในเอกภพดังนั้นดาวฤกษ์เหล่านี้จึงมีอายุมากกว่าและเป็นโลหะที่ไม่ดี พวกมันก่อตัวขึ้นในยุคแรก ๆ ก่อนที่ดาวฤกษ์รุ่นต่อ ๆ ไปจะเพาะเมล็ดจักรวาลด้วยโลหะ
กาแลคซีแคระหลายแห่งอยู่ภายใต้กระแสน้ำโน้มถ่วงของกาแลคซีขนาดใหญ่ที่อยู่ใกล้พวกมันและ Ant 2 ก็ไม่มีข้อยกเว้น พวกเขามักจะเห็นว่าถูกดึงไปสู่กาแลคซีขนาดใหญ่และถูกฉีกออกจากการปฏิสัมพันธ์เหล่านี้ สิ่งนี้อาจส่งผลให้เกิดการรวมกาแลคซีและนั่นคือสิ่งที่อาจเกิดขึ้นกับ Ant 2
แต่กาแลคซีผี Ant 2 แตกต่างจากดาวแคระอื่น ๆ มันให้แสงน้อยมาก เมื่อเปรียบเทียบกับกาแลคซีดาวเทียมอีกแห่งหนึ่งของทางช้างเผือกนั่นก็คือเมฆแมกเจลแลนขนาดใหญ่ซึ่งจะจางลง 10,000 เท่า ขึ้นอยู่กับว่าคุณมองดูอย่างไรมันมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับความส่องสว่างหรือหรี่แสงตามขนาดของมัน
“ นี่คือผีของกาแลคซี” Gabriel Torrealba ผู้เขียนหลักของกระดาษกล่าว “ วัตถุที่แพร่กระจายอย่าง Ant 2 ไม่เคยเห็นมาก่อน การค้นพบของเรานั้นเป็นไปได้เพียงเพราะคุณภาพของข้อมูล Gaia”
ภารกิจ Gaia ของ ESA ได้ผลิตแค็ตตาล็อกดาวที่ร่ำรวยที่สุดจนถึงปัจจุบันรวมถึงการตรวจวัดที่มีความแม่นยำสูงเกือบ 1.7 พันล้านดาว ได้เปิดเผยรายละเอียดที่ไม่เคยเห็นมาก่อนของกาแลคซีบ้านของเราและแสดงให้เห็นว่าทางช้างเผือกเกิดขึ้นได้อย่างไรเมื่อรวมกับกาแลคซีอีก 10 พันล้านปีก่อน เมื่อต้นปีนี้การเปิดตัวข้อมูลที่สองของ Gaia ได้สร้างรายละเอียดของดวงดาวใหม่ในทางช้างเผือกสำหรับนักวิทยาศาสตร์ทั่วโลกและเป็นขุมสมบัติสำหรับนักดาราศาสตร์รวมถึงทีมที่อยู่เบื้องหลังกาแลคซีผี
ทีมนักดาราศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลังการศึกษายกย่องจากไต้หวันสหราชอาณาจักรสหรัฐอเมริกาออสเตรเลียและเยอรมนี พวกเขากำลังค้นหาข้อมูลที่สองของ Gaia เพื่อหาดาว RR Lyrae โดยหวังว่าจะพบกาแลคซีแคระเพิ่มขึ้น ดาวเก่าเหล่านี้มีพัลส์ของความสว่างที่เข้าใจกันดีซึ่งใช้เวลาครึ่งวันดังนั้นพวกมันจึงมีประโยชน์มาก
“ RR Lyrae ถูกพบในดาวเทียมแคระที่รู้จักทุกตัวดังนั้นเมื่อเราพบกลุ่มของพวกมันนั่งอยู่เหนือแผ่นดิสก์กาแลกติกเราไม่ประหลาดใจเลย” Vasily Belokurov ผู้เขียนร่วมจากสถาบันดาราศาสตร์ของเคมบริดจ์กล่าว “ แต่เมื่อเรามองเข้าไปใกล้ที่ตั้งของพวกเขาบนท้องฟ้ามันก็กลับกลายเป็นว่าเราพบสิ่งใหม่ ๆ เนื่องจากไม่มีวัตถุที่ระบุไว้ก่อนหน้านี้เกิดขึ้นในฐานข้อมูลใดก็ตามที่เราค้นหา”
“ เราสงสัยว่ากาแลคซีนี้เป็นเพียงส่วนยอดของภูเขาน้ำแข็งหรือไม่และทางช้างเผือกนั้นล้อมรอบด้วยประชากรจำนวนมากของดาวแคระที่มองไม่เห็นเกือบจะคล้ายกับที่นี่” - ผู้ร่วมเขียน Matthew Walker มหาวิทยาลัย Carnegie Mellon
ทีมได้แจ้งเพื่อนร่วมงานของพวกเขาที่กล้องโทรทรรศน์แองโกล - ออสเตรเลีย (AAT) ในออสเตรเลีย ภายใต้ระยะเวลาที่ จำกัด นักดาราศาสตร์ที่ AAT ได้ตรวจสอบสเปกตรัมของดาวยักษ์แดงมากกว่า 100 ดวงในกาแลคซีผี สเปกตรัมนั้นให้การยืนยันว่าทีมต้องการ
สเป็คตร้าแสดงให้เห็นว่าดาวทุกดวงกำลังเคลื่อนที่ไปด้วยกัน Ant 2 ไม่เคยเข้าใกล้ทางช้างเผือกมากนักอยู่ห่างอย่างน้อย 130,000 ปีแสง นักวิจัยยังสามารถรับมวลกาแลคซีซึ่งต่ำกว่าที่คาดไว้มากสำหรับวัตถุที่มีขนาด
“ คำอธิบายที่ง่ายที่สุดว่าทำไม Ant 2 ดูเหมือนมีมวลน้อยมากในวันนี้คือมันถูกแยกออกจากกระแสน้ำทางช้างเผือกของทางช้างเผือก” Sergey Koposov ผู้เขียนร่วมจาก Carnegie Mellon University กล่าว “ สิ่งที่ยังคงอธิบายไม่ได้คือขนาดที่ใหญ่โตของวัตถุ โดยปกติเมื่อกาแลคซีสูญเสียมวลไปกับกระแสน้ำทางช้างเผือกพวกมันจะหดตัวและไม่เติบโต
ดังนั้น Ant 2 จึงเป็นปริศนาสำหรับนักดาราศาสตร์ มันมีขนาดใหญ่มากสำหรับบางสิ่งที่มีมวลน้อย การกำจัดมวลไม่สามารถทำให้กาแลคซีผีใหญ่ขึ้นได้ ที่ไม่สมเหตุสมผล ต้องมีอีกเหตุผลหนึ่งที่ขนาดเพิ่มขึ้นในขณะที่สูญเสียมวล แต่ไม่มีใครรู้ ทฤษฎีการก่อตัวกาแลคซีในปัจจุบันของเราไม่คาดการณ์วัตถุอย่าง Ant 2
การเก็งกำไรหนึ่งบรรทัดแสดงให้เห็นว่าการก่อตัวดาวฤกษ์ที่แรงมากใน Ant 2 อาจทำให้มันขยายตัวในขณะที่ทางช้างเผือกขโมยมวลของมันไป ลมดาวฤกษ์และการระเบิดของซูเปอร์โนวาสามารถผลักก๊าซที่ไม่ได้ใช้ออกไปลดแรงโน้มถ่วงที่ผูกกับกาแลคซีและปล่อยสสารมืดที่เกี่ยวข้องกับการขยายตัว แต่สิ่งนี้ไม่ได้รับการพิสูจน์แล้ว
“ แม้ว่าการก่อตัวของดาวฤกษ์สามารถสร้างรูปร่างการกระจายสสารมืดใน Ant 2 อีกครั้งเมื่อรวมตัวกันมันก็ต้องมีประสิทธิภาพอย่างที่ไม่เคยมีมาก่อน” Jason Sanders ผู้เขียนร่วมจาก Cambridge กล่าว
การเก็งกำไรอีกบรรทัดเกี่ยวข้องกับสสารมืดเองบางทีสสารมืดอีกประเภทหนึ่ง ทฤษฎีปัจจุบันคาดการณ์ว่าสสารมืดบรรจุอย่างแน่นหนาในใจกลางกาแลคซี แต่การแพร่กระจายออกไปตามธรรมชาติของ Ant 2 อาจหมายถึงสสารมืดชนิดหนึ่งที่ไม่ได้รวมกลุ่มกันอย่างง่ายดาย ดังที่ทีมกล่าวไว้ในรายงานของพวกเขา“ ที่มาของแกนกลางนี้อาจสอดคล้องกับการตอบรับอย่างก้าวร้าวหรืออาจต้องการทางเลือกสำหรับสสารมืดเย็น (เช่นแสงอัลตร้า bosons)”
“ เมื่อเปรียบเทียบกับส่วนที่เหลือของดาวเทียมทางช้างเผือก 60 ดวงหรือมากกว่านั้น Ant 2 เป็นลูกที่แปลกประหลาด” Matthew Walker ผู้เขียนร่วมจากมหาวิทยาลัย Carnegie Mellon กล่าว “ เราสงสัยว่ากาแลคซีนี้เป็นเพียงส่วนยอดของภูเขาน้ำแข็งหรือไม่และทางช้างเผือกนั้นล้อมรอบด้วยประชากรจำนวนมากของดาวแคระที่มองไม่เห็นเกือบจะคล้ายกับที่นี่”
การค้นหากาแล็คซี่ผีแปลก ๆ อย่าง Ant 2 น่างง แต่มันไม่ได้คาดคิดมาก่อนทั้งหมด เมื่อวิธีการตรวจจับมีความไวมากขึ้นพบกาแลคซีดาวเทียมที่สลัวมากขึ้น มันอาจเป็นเพียงเรื่องของเวลาจนกว่าจะมีใครพบที่นี่ใน ZOA แต่ไม่ว่ามันจะเป็นสิ่งเดียวที่เราเคยพบเจอหรือไม่ว่าเราจะพบเจอกับสิ่งแรกที่ต้องขอบคุณพลังของยานอวกาศ Gaia ยังคงเป็นคำถามที่เปิดกว้าง ไม่ว่าจะด้วยวิธีใดมันทำให้นักดาราศาสตร์คิดทฤษฎีที่ใช้การได้ดีที่สุดอีกครั้ง
- ข่าวมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์:“ Gaia พบกาแลคซี 'ผี' ติดกัน”
- รายงานวิจัย:“ ยักษ์ที่ซ่อนอยู่: ค้นพบดาวเทียมแคระกาแลคซีมหาศาลใน Gaia DR2”
- หน้า ESA Gaia
- Wikipedia: RR Lyrae Stars
