เครดิตรูปภาพ: NRAO
ทีมนักดาราศาสตร์ที่ใช้กล้องโทรทรรศน์สีเขียวของโรเบิร์ตซีเบิร์ด (GBT) มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติได้ทำการตรวจจับข้อสรุปแรกของสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นหน่วยการสร้างกาแลคซีที่เหลือ - การก่อตัวของกาแลคซีกลาง - เมฆไฮโดรเจนเป็นกลาง กลุ่มดาวแอนโดรเมด้ากาแลคซีกังหันขนาดใหญ่ที่ใกล้ที่สุดไปยังทางช้างเผือก
การค้นพบนี้อาจช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เข้าใจโครงสร้างและวิวัฒนาการของทางช้างเผือกและกาแลคซีกังหันทั้งหมด มันอาจช่วยอธิบายได้ด้วยว่าทำไมดาวฤกษ์อายุน้อยบางดวงในกาแลคซีที่เป็นผู้ใหญ่จึงสูญเสียองค์ประกอบที่หนักหน่วงอย่างน่าประหลาดใจที่โคตรของพวกมันประกอบไปด้วย
“ กาแลคซียักษ์เช่นแอนโดรเมดาและทางช้างเผือกของเรานั้นคิดว่าเกิดจากการรวมตัวซ้ำหลายครั้งกับกาแลคซีขนาดเล็กและผ่านการเพิ่มจำนวนมากของเมฆ 'มวล' ที่ต่ำกว่า - วัตถุมืดที่ขาดดาวและแม้แต่เล็กเกินไปที่จะเรียกกาแลคซี David A. Thilker จากมหาวิทยาลัย Johns Hopkins ในบัลติมอร์รัฐแมรี่แลนด์กล่าว “ การศึกษาเชิงทฤษฎีทำนายว่ากระบวนการเจริญเติบโตของกาแลคซีนี้ยังคงดำเนินต่อไปในทุกวันนี้ แต่นักดาราศาสตร์ไม่สามารถตรวจจับมวลต่ำที่คาดว่าจะเป็นกาแลคซีใกล้เคียงได้จนถึงปัจจุบัน
งานวิจัยของ Thilker เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters ผู้ให้ข้อมูลอื่น ได้แก่ โรเบิร์ตเบราน์มูลนิธิเนเธอร์แลนด์เพื่อการวิจัยทางดาราศาสตร์ A. Rene วอลเตอร์บอสจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐนิวเม็กซิโก; Edvige Corbelli แห่ง Osservatorio Astrofisico di Arcetri ในอิตาลี; เฟลิกซ์เจล็อคแมนและโรนัลด์แมดดาเลนาแห่งหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์วิทยุแห่งชาติ (NRAO) ในกรีนแบงก์เวสต์เวอร์จิเนีย; และ Edward Murphy แห่งมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย
ทางช้างเผือกและแอนโดรเมด้าก่อตัวขึ้นเมื่อหลายพันล้านปีก่อนในย่านจักรวาลที่เต็มไปด้วยวัตถุดิบกาแลคซีซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนฮีเลียมและสสารมืดที่เย็นจัดเป็นองค์ประกอบหลัก ในตอนนี้วัตถุดิบส่วนใหญ่น่าจะถูกกลืนกินด้วยกาแลคซีทั้งสอง แต่นักดาราศาสตร์สงสัยว่าเมฆดั้งเดิมบางแห่งยังคงลอยอยู่
การศึกษาก่อนหน้านี้ได้เปิดเผยเมฆอะตอมไฮโดรเจนเป็นกลางจำนวนหนึ่งที่อยู่ใกล้ทางช้างเผือก แต่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของดิสก์ สิ่งเหล่านี้ในตอนแรกเรียกว่าเมฆความเร็วสูง (HVCs) เมื่อพวกเขาถูกค้นพบครั้งแรกเพราะพวกมันดูเหมือนจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่ยากต่อการกระทบยอดกับการหมุนของกาแลคซี
นักวิทยาศาสตร์ไม่แน่ใจว่า HVCs ประกอบด้วยหน่วยการสร้างทางช้างเผือกที่รอดพ้นจากการดักจับหรือไม่หรือหากพวกมันตรวจจับก๊าซที่เร่งความเร็วให้เป็นความเร็วที่ไม่คาดคิดโดยกระบวนการที่มีพลัง (ซุปเปอร์โนวาหลายตัว) ในทางช้างเผือก การค้นพบเมฆที่คล้ายกันซึ่งเชื่อมโยงกับ Andromeda Galaxy ช่วยเสริมความแข็งแกร่งให้กับกรณีที่อย่างน้อย HVCs เหล่านี้บางส่วนเป็นหน่วยสร้างกาแลคซี
นักดาราศาสตร์สามารถใช้กล้องโทรทรรศน์วิทยุเพื่อตรวจจับการแผ่รังสีความยาว 21 เซนติเมตรที่ปล่อยออกมาตามธรรมชาติโดยไฮโดรเจนอะตอมที่เป็นกลาง ความยากลำบากอย่างมากในการวิเคราะห์กลุ่มอาคารกาแลคซีมวลต่ำเหล่านี้คือการปล่อยคลื่นวิทยุตามธรรมชาติของพวกเขานั้นจางมาก แม้แต่ผู้ที่อยู่ใกล้ที่สุดกับเราเมฆที่โคจรรอบกาแล็กซี่ของเราก็ยากที่จะศึกษาเพราะความไม่แน่นอนของระยะทางที่รุนแรง “ เรารู้ว่าทางช้างเผือก HVC อยู่ในบริเวณใกล้เคียง แต่สิ่งที่ยากที่จะตัดสินได้อย่างแม่นยำคืออะไร” Thilker กล่าว
ความพยายามในอดีตเพื่อค้นหาดาวเทียมที่หายไปรอบ ๆ กาแลคซีภายนอกในระยะทางที่รู้จักกันดีนั้นไม่ประสบความสำเร็จเนื่องจากความต้องการเครื่องมือที่ไวต่อแสงมากซึ่งสามารถสร้างภาพที่มีความเที่ยงตรงสูงแม้ในบริเวณใกล้เคียงแหล่งกำเนิดแสงเช่นกาแล็กซี Andromeda
บางคนอาจคิดว่างานนี้คล้ายกับการมองเห็นเทียนที่อยู่ติดกับสปอตไลท์ การออกแบบใหม่ของ GBT ที่ได้รับมอบหมายเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้พบกับความท้าทายเหล่านี้อย่างยอดเยี่ยมและทำให้นักดาราศาสตร์ได้ดูครั้งแรกของพวกเขาในบริเวณใกล้เคียงที่รกรอบ Andromeda
กาแลคซีแอนโดรเมดานั้นเป็นเป้าหมายเพราะมันเป็นกาแลคซีกังหันขนาดใหญ่ที่ใกล้ที่สุด “ ในบางแง่มุมเศรษฐียิ่งขึ้นแม้ในอวกาศ” ทิลเกอร์กล่าว “ ทุกอย่างเท่าเทียมกันเราคาดว่าจะพบเมฆดั้งเดิมในบริเวณใกล้เคียงของกาแลคซีกังหันขนาดใหญ่มากกว่าใกล้กับกาแลคซีแคระเล็ก ๆ สิ่งนี้ทำให้แอนโดรเมด้าเป็นสถานที่ที่น่ามองโดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากความใกล้ชิดของญาติห่างจากโลกเพียง 2.5 ล้านปีแสง”
สิ่งที่ GBT สามารถตรึงลงได้ก็คือประชากรของเมฆไฮโดรเจนเป็นกลางที่แยกออกมาจำนวน 20 ก้อนพร้อมด้วยส่วนประกอบของ filamentary ซึ่งนักดาราศาสตร์เชื่อว่ามีความสัมพันธ์กับแอนโดรเมดา วัตถุเหล่านี้ดูเหมือนว่าอยู่ภายใต้อิทธิพลโน้มถ่วงของรัศมีของแอนโดรเมดาซึ่งเชื่อกันว่าเป็นเมฆก๊าซของดาวเทียม“ ที่หายไป” (บางทีอาจจะเป็นสสารมืด) และการควบรวมกิจการของพวกเขา พวกมันถูกค้นพบภายใน 163,000 ปีแสงของแอนโดรเมดา
แบบจำลองทางดาราศาสตร์ที่ชื่นชอบได้ทำนายการมีอยู่ของดาวเทียมเหล่านี้และการค้นพบของพวกมันสามารถอธิบายถึง“ สสารมืดเย็น” ที่หายไปบางส่วนในจักรวาล นอกจากนี้การยืนยันว่าวัตถุมวลต่ำเหล่านี้มีอยู่ทั่วไปในกาแลคซีขนาดใหญ่สามารถช่วยไขปริศนาว่าทำไมดาวฤกษ์อายุน้อยบางดวงที่รู้จักกันในชื่อ G-dwarf stars นั้นมีลักษณะทางเคมีคล้ายกับวัตถุที่วิวัฒนาการมาหลายพันล้านปีก่อน
เมื่อกาแลคซีมีอายุมากขึ้นพวกมันจะพัฒนาความเข้มข้นของธาตุหนักมากขึ้นซึ่งเกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในแกนกลางของดาวและในการระเบิดอย่างรุนแรงของซุปเปอร์โนวา การระเบิดเหล่านี้พ่นองค์ประกอบหนักออกไปในกาแลคซีซึ่งกลายเป็นดาวเคราะห์และถูกยึดครองในดาวฤกษ์รุ่นต่อไป
การวิเคราะห์ทางสเปกตรัมและทางแสงของดาวอายุน้อยในทางช้างเผือกและกาแลคซีอื่น ๆ แสดงให้เห็นว่ามีดาวฤกษ์อายุน้อยจำนวนหนึ่งที่สูญเสียธาตุหนักอย่างน่าประหลาดทำให้มันคล้ายกับดาวที่น่าจะก่อตัวในระยะแรกของวิวัฒนาการกาแลคซี .
“ วิธีหนึ่งที่จะอธิบายความผิดปกติที่แปลกประหลาดนี้ก็คือการมีแหล่งกาแล็กซี่ดิบสดๆเพื่อสร้างดาวดวงใหม่” เมอร์ฟีกล่าว “ เนื่องจากเมฆความเร็วสูงอาจเป็นกลุ่มอาคารที่เหลืออยู่ของการก่อตัวกาแลคซีพวกมันจึงมีความเข้มข้นของไฮโดรเจนที่บริสุทธิ์เกือบทั้งหมดซึ่งส่วนใหญ่เป็นอิสระจากโลหะหนักที่เพาะเมล็ดกาแลคซีที่เก่ากว่า” ดังนั้นการรวมกันของพวกมันในกาแลคซีขนาดใหญ่จึงสามารถอธิบายได้ว่ามีวัสดุที่สดใหม่สำหรับการก่อตัวของดาว G-dwarf อย่างไร
กาแลคซีแอนโดรเมดาหรือที่รู้จักกันในนาม M31 เป็นหนึ่งในกาแลคซีเพียงไม่กี่แห่งที่มองเห็นได้จากโลกด้วยดวงตาที่ไม่มีลำเอียงและถูกมองว่าเป็นรอยด่างจาง ๆ ในกลุ่มดาวแอนโดรเมดา เมื่อมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็กแอนโดรเมดาก็เผยว่ามันมีกาแลคซีแคระดาวเทียมที่โดดเด่นสองแห่งที่รู้จักกันในชื่อ M32 และ M110 ดาวแคระเหล่านี้รวมถึงกลุ่มเมฆที่ศึกษาโดย Thilker และผู้ทำงานร่วมกันนั้นถูกรวมเข้ากับแอนโดรเมดาในที่สุด ทางช้างเผือก, M33, และแอนโดรเมดากาแล็กซี่รวมกับเพื่อนคนแคระประมาณ 40 คนประกอบด้วยสิ่งที่เรียกว่า "กลุ่มท้องถิ่น"
วันนี้แอนโดรเมดาอาจเป็นกาแลคซีที่ศึกษามากที่สุดนอกเหนือจากทางช้างเผือก ในความเป็นจริงหลายสิ่งที่เรารู้เกี่ยวกับธรรมชาติของกาแลคซีอย่างทางช้างเผือกนั้นได้เรียนรู้จากการศึกษาแอนโดรเมดาเนื่องจากคุณสมบัติโดยรวมของกาแลคซีของเรานั้นถูกเปิดเผยโดยจุดชมวิวภายในของเรา “ ในกรณีนี้แอนโดรเมดาเป็นอะนาล็อกที่ดีสำหรับทางช้างเผือก” เมอร์ฟีกล่าว “ มันทำให้ภาพชัดเจนขึ้น การใช้ชีวิตในทางช้างเผือกนั้นเหมือนจะพยายามกำหนดว่าบ้านของคุณเป็นอย่างไรจากด้านในโดยไม่ต้องออกนอกบ้าน อย่างไรก็ตามหากคุณมองไปที่บ้านของเพื่อนบ้านคุณสามารถรู้สึกได้ว่าบ้านของคุณมีลักษณะอย่างไร "
GBT เป็นกล้องโทรทรรศน์วิทยุนำทางที่ใหญ่ที่สุดในโลก
หอดูดาววิทยุดาราศาสตร์แห่งชาติเป็นสิ่งอำนวยความสะดวกของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติดำเนินการภายใต้ข้อตกลงความร่วมมือโดย Associated Universities, Inc.
แหล่งต้นฉบับ: NRAO News Release
