ทีมนักดาราศาสตร์ระหว่างประเทศ [2] ประสบความสำเร็จในการตรวจวัดความเร็วของความแม่นยำของเนบิวลาดาวเคราะห์จำนวนมาก [3] ในอวกาศระหว่างกาแลคซีภายในกระจุกกาแลคซีราศีกันย์ สำหรับสิ่งนี้พวกเขาใช้สเปคโตรกราฟเปลวไฟที่มีประสิทธิภาพสูง [4] บนกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่มากของ ESO ที่หอดูดาว Paranal (ชิลี)
ดาวเนบิวลาดาวเคราะห์เหล่านี้ลอยอยู่ในพื้นที่ว่างที่ว่างเปล่าอย่างอื่นระหว่างกาแลคซีของกระจุกขนาดใหญ่สามารถใช้เป็น "โพรบ" ของกองกำลังแรงโน้มถ่วงที่ทำหน้าที่ภายในกระจุกดาวเหล่านี้ พวกเขาติดตามมวลมองเห็นได้และมองไม่เห็นภายในภูมิภาคเหล่านี้ ในทางกลับกันสิ่งนี้ทำให้นักดาราศาสตร์ศึกษาประวัติศาสตร์การก่อตัวของโครงสร้างที่มีขอบเขตขนาดใหญ่เหล่านี้ในจักรวาล
การตรวจวัดความเร็วที่แม่นยำของ 40 ดวงดาวเหล่านี้ยืนยันมุมมองว่าราศีกันย์เป็นกระจุกกาแลคซีที่ไม่สม่ำเสมอซึ่งประกอบด้วยหน่วยย่อยหลายแห่งที่ยังไม่มีเวลามาสู่สมดุล ข้อมูลใหม่เหล่านี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ากลุ่มกาแลกซี่ของกาแลคซียังอยู่ในระหว่างการสร้าง
พวกเขายังพิสูจน์ว่าเป็นครั้งแรกที่กาแลคซีที่สว่างที่สุดแห่งหนึ่งในภูมิภาคพิจารณาว่า Messier 87 มีดาวฤกษ์ที่ขยายออกไปมากถึง 65 kpc อย่างน้อย นี่เป็นกาแลคซีของเรามากกว่าสองเท่าของทางช้างเผือก
กระจุกดาวอายุน้อย
ด้วยระยะทางประมาณ 50 ล้านปีแสงกลุ่มดาวราศีกันย์เป็นกระจุกกาแลคซีที่ใกล้ที่สุด มันตั้งอยู่ในกลุ่มดาวราศีกันย์ราศีกันย์ (เดอะเวอร์จิ้น) และมีกาแลคซีหลายร้อยแห่งตั้งแต่กาแลคซีรูปไข่ขนาดใหญ่และใหญ่และเกลียวเช่นเดียวกับทางช้างเผือกของเราไปยังกาแลคซีแคระหลายร้อยเท่าน้อยกว่าพี่น้องใหญ่ นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชาร์ลส์เมสซิเออร์ได้ส่งสมาชิก 16 คนในกระจุกดาวราศีกันย์ในบัญชีเนบิวล่าที่มีชื่อเสียงของเขา รูปภาพของแกนกลางของคลัสเตอร์ที่ได้รับจากกล้อง Wide Field Imager ที่ ESO La Silla Observatory ได้รับการเผยแพร่เมื่อปีที่แล้วในรูป PR PR 04a / 03
กลุ่มกาแลคซีเชื่อว่าก่อตัวขึ้นเป็นเวลานานโดยการรวมตัวกันของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กผ่านแรงดึงโน้มถ่วงที่แข็งแกร่งจากสสารมืดและแสง กระจุกดาวราศีกันย์ถือเป็นกลุ่มที่ค่อนข้างใหม่เนื่องจากการศึกษาก่อนหน้านี้ได้เปิดเผย“ กลุ่มย่อยของกาแลคซี” เล็ก ๆ รอบกาแลคซีใหญ่ Messier 87, Messier 86 และ Messier 49 กลุ่มย่อยเหล่านี้ยังไม่รวมกันเพื่อสร้างความหนาแน่นและ กระจุกกาแลคซีที่นุ่มนวลขึ้น
การสำรวจล่าสุดแสดงให้เห็นว่าพื้นที่ที่เรียกว่า "intracluster" ซึ่งเป็นพื้นที่ระหว่างกาแลคซีในกระจุกดาวนั้นเต็มไปด้วยกระจัดกระจาย "ประชากรภายในดาวของดาวฤกษ์กระจุก" ซึ่งสามารถใช้ศึกษารายละเอียดโครงสร้างของกระจุกดาวได้
หลงมาในจักรวาล
การค้นพบครั้งแรกของดวงดาว intracluster ในกระจุกดาวราศีกันย์ถูกสร้างขึ้นโดยนักดาราศาสตร์ชาวอิตาลีอย่าง Magda Arnaboldi (หอดูดาว Torino ประเทศอิตาลี) และเพื่อนร่วมงานของเธอในปี 1996 เพื่อศึกษารัศมีของกาแลคซีในกลุ่มกันย์ใหม่ กล้องโทรทรรศน์เทคโนโลยีที่ La Silla พวกเขาค้นหาวัตถุที่เรียกว่า "เนบิวลาดาวเคราะห์" [3]
ดาวเคราะห์เนบิวล่า (PNe) สามารถตรวจจับได้ในระยะทางไกลจากสายการปล่อยมลพิษที่แข็งแกร่ง เส้นเปล่งแสงแคบเหล่านี้ช่วยให้สามารถวัดความเร็วของรัศมีได้อย่างแม่นยำ เนบิวลาดาวเคราะห์จึงสามารถให้บริการเพื่อตรวจสอบการเคลื่อนที่ของดาวในพื้นที่รัศมีของกาแลคซีที่อยู่ห่างไกล
ในการศึกษานักดาราศาสตร์พบว่าเนบิวลาดาวเคราะห์หลายดวงไม่ได้เกี่ยวข้องกับกาแลคซีใด ๆ แต่เคลื่อนที่ในสนามแรงโน้มถ่วงของกระจุกดาวทั้งวง “ ผู้หลงทาง” เหล่านี้เป็นประชากรในกลุ่มดาวที่ค้นพบใหม่
นับตั้งแต่การสำรวจครั้งแรกเหล่านี้หลายร้อยคนหลงทางได้ถูกค้นพบ พวกเขาจะต้องเป็นตัวแทนของปลายภูเขาน้ำแข็งของประชากรจำนวนมากของดวงดาวที่กระจุกตัวอยู่ในกาแลคซีในกระจุกมวลมหาศาลเหล่านี้ อันที่จริงแล้วเนบิวล่าดาวเคราะห์เป็นขั้นตอนสุดท้ายของดาวมวลต่ำทั่วไป - เช่นดวงอาทิตย์ของเรา - พวกเขาเป็นตัวแทนของประชากรที่เป็นตัวเอกโดยทั่วไป และเมื่อเนบิวลาดาวเคราะห์ค่อนข้างมีอายุสั้น (ไม่กี่หมื่นปี) ซึ่งเป็นช่วงฟ้าแลบทางดาราศาสตร์นักดาราศาสตร์สามารถประมาณได้ว่าดาวดวงหนึ่งในดาวฤกษ์ประเภทสุริยะประมาณ 8,000 ล้านดวงจะปรากฏเป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง ดังนั้นจะต้องมีจำนวนดาวเปรียบเทียบกันระหว่างกาแลคซีเหมือนกับกาแลคซี แต่เนื่องจากพวกมันถูกเจือจางในปริมาณมากเช่นนั้นพวกมันจึงตรวจจับได้ยาก
เนื่องจากดาวเหล่านี้มีอายุมากกว่าส่วนใหญ่คำอธิบายที่น่าเป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการปรากฏตัวในพื้นที่ภายในดาวฤกษ์คือพวกมันก่อตัวขึ้นในกาแลคซีแต่ละแห่งซึ่งต่อมาถูกแยกออกจากดาวฤกษ์หลายดวงในระหว่างการเผชิญหน้าใกล้ชิดกับกาแลกซี่อื่น ๆ ดวงดาวที่“ หลงหาย” เหล่านี้ถูกกระจัดกระจายไปในอวกาศภายในระบบซึ่งตอนนี้เราพบพวกมันแล้ว
ดังนั้นเนบิวลาดาวเคราะห์สามารถให้การจัดการที่ไม่ซ้ำกับจำนวนชนิดของดาวและการเคลื่อนที่ในภูมิภาคที่อาจมีมวลจำนวนมาก การเคลื่อนไหวของพวกมันประกอบด้วยบันทึกซากดึกดำบรรพ์ของประวัติศาสตร์ของกาแลคซีปฏิสัมพันธ์และการก่อตัวของกระจุกกาแลคซี
การวัดความเร็วของดาวที่กำลังจะตาย
ทีมนักดาราศาสตร์ระหว่างประเทศ [2] ดำเนินการต่อไปเพื่อศึกษารายละเอียดเกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของเนบิวลาดาวเคราะห์ในกระจุกดาวราศีกันย์เพื่อกำหนดโครงสร้างพลวัตของมันและเปรียบเทียบกับการจำลองเชิงตัวเลข เพื่อจุดประสงค์นี้พวกเขาได้ดำเนินโครงการวิจัยที่ท้าทายโดยมีจุดประสงค์เพื่อยืนยันผู้สมัครเนบิวลาดาวเคราะห์ที่พวกเขาพบก่อนหน้านี้และทำการวัดความเร็วเรเดียลในสามภูมิภาคที่แตกต่างกัน
สิ่งนี้อยู่ไกลจากงานง่าย ๆ การปล่อยก๊าซในสายการปล่อยออกซิเจนหลักจากเนบิวลาดาวเคราะห์ในราศีกันย์เปรียบได้กับหลอดไฟ 60 วัตต์ที่ระยะทางประมาณ 6.6 ล้านกิโลเมตรประมาณ 17 เท่าของระยะทางโดยเฉลี่ยไปยังดวงจันทร์ นอกจากนี้เนบิวลาดาวเคราะห์ที่อยู่ในอวกาศนั้นกระจัดกระจายโดยมีเนบิวลาดาวเคราะห์เพียงไม่กี่สิบตัวในหนึ่งในสี่ของลานท้องฟ้าในระดับหนึ่งในสี่เท่าของขนาดดวงจันทร์ การตรวจสอบด้วยสเปคโทรสจึงจำเป็นต้องใช้กล้องโทรทรรศน์และสเปคโตรมิเตอร์ระดับ 8 เมตรพร้อมมุมมองขนาดใหญ่ นักดาราศาสตร์จึงต้องพึ่งพาสเปกโตกราฟกราฟของ FLAMES-GIRAFFE บน VLT [4] ซึ่งมีความละเอียดสเปกตรัมค่อนข้างสูงมุมมองของ 25 อาร์คมินและความเป็นไปได้ที่จะใช้สเป็กตรัม 130 ครั้งในเวลาเดียวกัน
นักดาราศาสตร์ศึกษาดาวทั้งหมด 107 ดวงซึ่งในจำนวนนี้ 71 คนเชื่อว่าเป็นดาวเคราะห์นอกระบบของแท้ พวกเขาสำรวจวัตถุระหว่าง 21 ถึง 49 พร้อมกันเป็นเวลาประมาณ 2 ชั่วโมงต่อสาขา สามส่วนของแกนหลักของชาวกันย์ที่ทำการสำรวจประกอบด้วยกาแลคซีที่สว่างหลายแห่ง (Messier 84, 86, 87 และ NGC 4388) และกาแลคซีขนาดเล็กจำนวนมาก พวกเขาถูกเลือกให้เป็นตัวแทนเอนทิตีต่าง ๆ ของคลัสเตอร์
การตรวจวัดด้วยสเปกโทรสโกปีสามารถยืนยันได้ว่าธรรมชาติของเนบิวลาดาวเคราะห์ 40 ดวงได้รับการศึกษา พวกเขายังให้ความรู้มากมายเกี่ยวกับโครงสร้างของกลุ่มราศีกันย์นี้
ในการทำ
ในสนามแรกใกล้ Messier 87 (M87) นักดาราศาสตร์วัดความเร็วเฉลี่ยใกล้ 1,250 กม. / วินาทีและมีการกระจายตัวเล็กน้อยรอบค่านี้ ดาวส่วนใหญ่ในสาขานี้จึงถูกพันธะทางกายภาพกับกาแลคซีสว่าง M87 ในลักษณะเดียวกับที่โลกถูกผูกไว้กับดวงอาทิตย์ Magda Arnaboldi อธิบายว่า:“ การศึกษาครั้งนี้นำไปสู่การค้นพบที่น่าทึ่งว่า Messier 87 มีรัศมีดวงดาวในสมดุลพลวัตประมาณอย่างน้อย 65 kpc หรือมากกว่า 200,000 ปีแสง นี่เป็นกาแลคซีทางช้างเผือกของเรามากกว่าสองเท่าและไม่เคยมีใครรู้จักมาก่อน”
การกระจายตัวของความเร็วที่ตรวจพบในสนามที่สองซึ่งอยู่ห่างจากกาแลคซีที่สว่างมากนั้นใหญ่กว่าในสนามแรกโดยปัจจัยสี่ การกระจายตัวที่มีขนาดใหญ่มากซึ่งบ่งบอกว่าดาวเคลื่อนที่ไปในทิศทางที่แตกต่างกันอย่างมากด้วยความเร็วที่แตกต่างกันและยังบอกเราด้วยว่าฟิลด์นี้ส่วนใหญ่น่าจะมีดาว intracluster จำนวนมากซึ่งการเคลื่อนไหวนั้น ข้อมูลใหม่ชี้ให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้ยั่วเย้าว่าประชากรดาวฤกษ์ในกลุ่มดาวนี้อาจเป็นสิ่งที่เหลือจากการกระจัดกระจายของกาแลคซีขนาดเล็กเมื่อพวกมันโคจรรอบ M87
การกระจายความเร็วในสนามที่สามซึ่งแตกต่างจากสเปกตรัมของ FLAMES นั้นแตกต่างกันอีกครั้ง ความเร็วแสดงให้เห็นโครงสร้างย่อยที่เกี่ยวข้องกับกาแลคซีขนาดใหญ่ Messier 86, Messier 84 และ NGC 4388 ส่วนใหญ่แล้วเนบิวลาดาวเคราะห์เหล่านี้ส่วนใหญ่อยู่ในรัศมีรอบนอก Messier 84
Ortwin Gerhard (มหาวิทยาลัยบาเซิลสวิตเซอร์แลนด์) สมาชิกของทีมตื่นเต้น:“ เมื่อนำการวัดความเร็วเหล่านี้มายืนยันว่ามุมมองของกลุ่มดาวราศีกันย์เป็นกระจุกกาแลคซีกาแล็กซี่ที่ไม่สม่ำเสมอและไม่ประกอบด้วยหน่วยย่อยหลายหน่วย ด้วย spectrograph ของเปลวไฟเราจึงสามารถดูการเคลื่อนไหวในกลุ่มดาวราศีกันย์ในขณะที่หน่วยย่อยของมันยังคงมารวมกัน และแน่นอนว่าเป็นมุมมองที่ควรค่าแก่การชม!”
ข้อมูลมากกว่านี้
ผลลัพธ์ที่นำเสนอในข่าวประชาสัมพันธ์ ESO นี้อ้างอิงจากรายงานการวิจัย (“ การกระจายความเร็วของสายตาของเนบิวลาดาวเคราะห์ Intracluster ในกลุ่มดาวราศีกันย์กระจ่าง” โดย M. Arnaboldi et al.) ที่เพิ่งปรากฏในวารสารวิจัย จดหมายวารสารฟิสิกส์ 614, p. 33
หมายเหตุ
[1]: แถลงข่าวของมหาวิทยาลัยบาเซิลในหัวข้อนี้มีอยู่ที่ http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html
[2]: สมาชิกของทีมคือ Magda Arnaboldi (INAF, Osservatorio di Pino Torinese, อิตาลี), Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut, Universit? Basel, สวิตเซอร์แลนด์), Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofisica de Canarias, สเปน), Kenneth C. ฟรีแมน (Mount Stromlo Observatory, ACT, ออสเตรเลีย), Nicola Napolitano (สถาบันดาราศาสตร์ Kapteyn, เนเธอร์แลนด์), Sadanori Okamura (ภาควิชาดาราศาสตร์มหาวิทยาลัยโตเกียว, ญี่ปุ่น) และ Naoki Yasuda (สถาบันวิจัยดาราศาสตร์จักรวาล กรุงโตเกียวประเทศญี่ปุ่น)
[3]: เนบิวลาดาวเคราะห์เป็นดาวฤกษ์คล้ายดวงอาทิตย์ในช่วงสุดท้ายของการตายในระหว่างที่พวกมันดันชั้นนอกออกสู่อวกาศโดยรอบ ในเวลาเดียวกันพวกเขาก็เปิดเผยแกนกลางขนาดเล็กที่ร้อนแรงซึ่งปรากฏเป็น "ดาวแคระขาว" ซองที่ถูกนำออกมานั้นส่องสว่างและให้ความร้อนโดยแกนกลางดาวฤกษ์และปล่อยออกมาอย่างมากในสายการปล่อยลักษณะขององค์ประกอบต่าง ๆ โดยเฉพาะอย่างยิ่งออกซิเจน (ที่ความยาวคลื่น 495.9 และ 500.7 นาโนเมตร) ชื่อของพวกเขามาจากความจริงที่ว่าวัตถุใกล้เคียงเหล่านี้เช่น "Dumbbell Nebula" (ดู ESO PR Photo 38a / 98) มีลักษณะคล้ายกับดิสก์ของดาวเคราะห์ยักษ์ในระบบสุริยะเมื่อมองด้วยกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก
[4]: FLAMES เป็น Spectrograph แบบหลายองค์ประกอบไฟเบอร์ขนาดใหญ่ติดตั้งที่กล้องโทรทรรศน์ VLT KUEYEN ขนาด 8.2 ม. สามารถสังเกตสเปคตรัมของวัตถุบุคคลจำนวนมากจาง ๆ (หรือพื้นที่ท้องฟ้าขนาดเล็ก) พร้อมกันและครอบคลุมสนามท้องฟ้าไม่น้อยกว่า 25 อาร์นาทีในเส้นผ่าศูนย์กลางเช่นเกือบใหญ่เท่ากับพระจันทร์เต็มดวง มันเป็นผลมาจากความร่วมมือระหว่าง ESO, Observatoire de Paris-Meudon, Observatoire de Gen? ve-Lausanne และ Anglo Australian Observatory (AAO)
แหล่งต้นฉบับ: ข่าว ESO
