นักดาราศาสตร์ทราบมานานแล้วว่าทางช้างเผือกและกาแลคซีแอนโดรเมด้าจะปะทะกันในอนาคต การคาดการณ์ที่ดีที่สุดสำหรับการนัดพบนั้นมีอยู่ประมาณ 3.75 พันล้านปีจากนี้ แต่ตอนนี้การศึกษาใหม่ที่อิง Data Release 2 จากภารกิจ Gaia ของ ESA กำลังนำความชัดเจนมาสู่การปะทะกันในอนาคต
ภาพการชนกันโดยรวมมากกว่าทางช้างเผือกและอันโดรเมด้า (M31) กาแลคซีทั้งสองนั้นเป็นส่วนหนึ่งของกลุ่มกาแลคซีที่เรียกว่า Local Group และ Local Group มีสมาชิก Triangulum Galaxy (M33) ขนาดใหญ่เป็นอันดับสาม แม้ว่ากลุ่มโลคัลจะมีกาแลคซีอื่น ๆ แต่เป็นกาแลคซีทั้งสามที่กล่าวมาข้างต้นซึ่งประกอบขึ้นเป็นมวลส่วนใหญ่ ในสามแอนโดรเมด้านั้นมีขนาดใหญ่ที่สุดทางช้างเผือกใหญ่ที่สุดเป็นอันดับสองและสามเหลี่ยมเป็นสามเท่า
กลุ่มโลคัลประกอบด้วยกาแลคซีต่าง ๆ มากกว่า 54 แห่งแม้ว่าส่วนใหญ่จะเป็นกาแลคซีแคระที่อยู่ติดกับแรงดึงดูดของทั้งสาม ศูนย์กลางความโน้มถ่วงของกลุ่มอยู่ระหว่างทางช้างเผือกกับแอนโดรเมด้า
แม้ว่าจะมีการคาดการณ์การปะทะกันมาระยะหนึ่งแล้ว แต่ก็ยังมีความไม่แน่นอนอยู่มาก กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและขอบเขตพื้นฐานอื่น ๆ เช่น Very Long Baseline Array (VLBA) ได้ให้หลักฐานเชิงสังเกตการณ์สำหรับการชนครั้งนี้ จากข้อมูลดังกล่าวนักดาราศาสตร์สามารถเรียนรู้เพียงเล็กน้อยเกี่ยวกับการโคจรของแอนโดรเมดาและสามเหลี่ยมที่เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา
แอนโดรเมดาและสามเหลี่ยมเป็นทั้งกาแลคซีกังหันเช่นทางช้างเผือกและพวกมันอยู่ห่างจากเรา 2.5 ถึง 3 ล้านปีแสง พวกเขายังอยู่ใกล้พอที่จะโต้ตอบกับแรงโน้มถ่วงซึ่งทำให้การคาดการณ์การชนกัน
นี่คือที่มาของภารกิจ Gaia ของ ESA
“เราจำเป็นต้องสำรวจการเคลื่อนไหวของกาแลคซีในแบบ 3 มิติเพื่อเปิดเผยว่าพวกมันเติบโตและพัฒนาอย่างไรและอะไรที่สร้างและมีอิทธิพลต่อคุณลักษณะและพฤติกรรมของพวกมัน“
ผู้เขียนนำการศึกษา Roeland van der Marel สถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) บัลติมอร์สหรัฐอเมริกา
“เราจำเป็นต้องสำรวจการเคลื่อนไหวของกาแลคซีในแบบ 3 มิติเพื่อเปิดเผยว่าพวกมันเติบโตและพัฒนาอย่างไรและอะไรที่สร้างและมีอิทธิพลต่อคุณลักษณะและพฤติกรรมของพวกมันRoeland van der Marel ผู้เขียนนำของสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ (STScI) ในบัลติมอร์สหรัฐอเมริกากล่าว “เราสามารถทำได้โดยใช้แพ็คเกจที่สองของข้อมูลคุณภาพสูงที่ออกโดย Gaia“
ภารกิจ Gaia สร้างแผนที่ 3 มิติของกาแลคซีทางช้างเผือกของเราและมันก็ทำเช่นเดียวกันสำหรับบางส่วนของ Local Group แม้ว่าขอบเขตอย่างฮับเบิลจะให้มุมมองที่คมชัดแก่สมาชิกคนอื่น ๆ ในกลุ่มท้องถิ่นพวกเขาจะไม่ให้การวัดตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดาวแต่ละดวงอย่างแม่นยำ นั่นคือภารกิจของ Gaia
“เรารวบรวมข้อมูล Gaia เพื่อระบุดวงดาวนับพันดวงในกาแลคซีทั้งสองและศึกษาว่าดาวเหล่านี้เคลื่อนที่อย่างไรภายในกาแลคซี” Mark Fardal ผู้เขียนร่วมยังรวมถึง STScI “ ในขณะที่ Gaia มีจุดประสงค์เพื่อศึกษาทางช้างเผือกเป็นหลัก แต่ก็มีพลังมากพอที่จะมองเห็นดาวที่มีขนาดใหญ่และสว่างโดยเฉพาะอย่างยิ่งในบริเวณที่ก่อตัวดาวฤกษ์ใกล้เคียง - แม้ในกาแลคซีนอกเหนือจากของเราเอง“
ในอดีตเมื่อนักดาราศาสตร์ใช้ฮับเบิลและหอดูดาวอื่น ๆ เพื่อศึกษาการเคลื่อนไหวของสมาชิกที่ใหญ่ที่สุดสามคนของกลุ่ม Local พวกเขาพบความเป็นไปได้สองอย่าง กาแลคซีรูปสามเหลี่ยมทั้งสามอยู่บนวงโคจรยาวหกพันล้านปีรอบ ๆ อันโดรเมด้า แต่กลับตกลงไปในอดีตแล้วหรืออยู่ในช่วงแรกของการล่มสลาย แต่ละภาพจำลองสะท้อนเส้นทางการโคจรที่แตกต่างกันดังนั้นจึงมีประวัติการก่อตัวและอนาคตที่แตกต่างกันสำหรับกาแลคซีแต่ละแห่ง
แต่ตอนนี้ Gaia ได้ให้ข้อมูลแก่นักดาราศาสตร์มากขึ้นเพื่อทำงานกับ ไม่เพียง แต่จะเผยให้เห็นว่ากาแลคซีเคลื่อนที่อย่างไรในอวกาศมันแสดงอัตราการหมุนรอบตัว ข้อมูลอัตราการหมุนรอบตัวนี้มีมานานแล้วนับตั้งแต่นักดาราศาสตร์เริ่มศึกษาการก่อตัวกาแลคซีและวิวัฒนาการเมื่อร้อยปีก่อนและในที่สุด Gaia ก็ได้ส่งมอบ
“ในที่สุดมันก็ใช้หอดูดาวซึ่งสูงที่สุดเท่าที่ Gaia ทำ“
Roeland van der Marel, STScI
“มันต้องใช้หอดูดาวขั้นสูงเท่ากับ Gaia ในที่สุดก็ทำเช่นนั้นRoeland กล่าว “เป็นครั้งแรกที่เราวัดว่า M31 และ M33 หมุนบนท้องฟ้าอย่างไร นักดาราศาสตร์เคยเห็นกาแลคซีเป็นโลกที่กระจัดกระจายซึ่งไม่สามารถแยกเป็น 'หมู่เกาะ' ได้ แต่ตอนนี้เรารู้เป็นอย่างอื่น ใช้เวลา 100 ปีและ Gaia ในที่สุดก็จะวัดอัตราการหมุนที่แท้จริงเล็ก ๆ ของเพื่อนบ้านกาแลคซีขนาดใหญ่ที่ใกล้ที่สุด M31 สิ่งนี้จะช่วยให้เราเข้าใจเพิ่มเติมเกี่ยวกับธรรมชาติของกาแลคซี“
นักวิจัยที่อยู่เบื้องหลังการศึกษารวมข้อมูลที่มีอยู่กับข้อมูลใหม่จาก Gaia Release 2 เพื่อสร้างภาพที่แม่นยำยิ่งขึ้นว่า Andromeda และ Triangulum เคลื่อนที่ผ่านอวกาศได้อย่างไร พวกเขาสามารถฉายภาพนี้ในอดีตและในอนาคตเป็นเวลาหลายพันล้านปี
“ความเร็วที่เราพบแสดงว่า M33 ไม่สามารถอยู่ในวงโคจรที่ยาวรอบ M31” กล่าว ผู้ร่วมเขียน Ekta Patel จาก University of Arizona, USA “ แบบจำลองของเรามีความเป็นเอกฉันท์หมายความว่า M33 จะต้องเป็น infall แรกใน M31“
การศึกษายังเผยให้เห็นถึงสิ่งที่อยู่ในร้านสำหรับทางช้างเผือกและแอนโดรเมดา แทนที่จะเป็นการปะทะกัน (ซึ่งเรียกได้อย่างแม่นยำมากขึ้นว่าการมีปฏิสัมพันธ์กับกระแสน้ำขึ้นน้ำลงเนื่องจากไม่มีดวงดาวหรือดาวเคราะห์ใด ๆ ที่จะชนกันได้) จะมีการปะทะกันอย่างรวดเร็ว และแทนที่จะเกิดขึ้นในเวลาประมาณ 3.75 พันล้านปีมันจะอยู่ในประมาณ 4.5 พันล้านปี วุ้ย
“การค้นพบนี้มีความสำคัญต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของกาแลคซีและปฏิสัมพันธ์”
Timo Prusti นักวิทยาศาสตร์โครงการ ESA Gaia
กระดาษใหม่และข้อมูลใหม่จาก Gaia ยังเปิดเผยถึงวิธีการที่กาแลคซีอย่าง Andromeda และ Triangulum ก่อตัวและวิวัฒนาการ
“การค้นพบนี้มีความสำคัญต่อความเข้าใจของเราเกี่ยวกับการวิวัฒนาการของกาแลคซีและปฏิสัมพันธ์” Timo Prusti นักวิทยาศาสตร์โครงการ ESA Gaia กล่าว “เราเห็นคุณสมบัติที่ผิดปกติทั้ง M31 และ M33 เช่นลำธารที่บิดเบี้ยวและก้อยของก๊าซและดาว หากกาแลคซียังไม่เคยรวมตัวกันมาก่อนสิ่งเหล่านี้ไม่สามารถสร้างขึ้นได้ด้วยแรงที่เกิดขึ้นระหว่างการควบรวมกิจการ บางทีพวกมันอาจก่อตัวจากการมีปฏิสัมพันธ์กับกาแลคซีอื่น ๆ หรือโดยพลศาสตร์ของแก๊สในกาแลคซีเอง
แหล่งที่มา:
- บทความวิจัย: Gaia พลวัตของระบบแอนโดรเมดา: การเคลื่อนไหวที่เหมาะสม DR2, วงโคจรและการหมุนของ M31 และ M33
- ESA Press Release: GAIA Clocks ความเร็วใหม่สำหรับการชนทางช้างเผือก Andromeda
- GAIA Mission ของ ESA
