Gaia Early Data Release 3

 

เส้นทางในภาพนี้แสดงว่าดาวฤกษ์ราว 4 หมื่นดวงซึ่งทั้งหมดอยู่ในระยะทาง 326 ปีแสงจากระบบสุริยะได้เคลื่อนที่ไปทั่วท้องฟ้าในอีก 4 แสนปีข้างหน้าอย่างไรบ้าง

  เมื่อวันที่ 3 ธันวาคม ทีมที่อยู่เบื้องหลังปฏิบัติการไกอาขององค์กรอวกาศยุโรปได้เผยแพร่บัญชีรายชื่อดาวฉบับที่สามและเป็นฉบับที่เที่ยงตรงที่สุด บัญชีนี้ซึ่งมีชื่อว่า การเผยแพร่ข้อมูลครั้งที่สามช่วงต้น(Early Data Release 3) ประกอบด้วยพิกัดที่แม่นยำสูงมากของดาวฤกษ์ 1,811,709,771 ดวงที่มีอันดับความสว่าง(magnitude) ระหว่าง 6 ถึง 20 โดยมีความแม่นยำในระดับถึงไม่กี่ส่วนในหลายสิบส่วนของไมโครอาร์ควินาที ซึ่งเกือบทั้งหมดยังถูกตรวจสอบความสว่างด้วย นอกจากนี้ บัญชีรวมยังพารัลแลกซ์(parallax) หรือการวัดระยะทาง และการเคลื่อนที่เฉพาะ(proper motion) บนท้องฟ้าของดาวกลุ่มย่อยที่ 1,467,744,818 ดวง

     Anthony Brown ประธานกลุ่มความร่วมมือ จากหอสังเกตการณ์ไลเดน ในเนเธอร์แลนด์ส กล่าวว่า แน่นอนว่านี่เป็นหนึ่งในบัญชีรายชื่อที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่จัดทำขึ้นมาในประวัติศาสตร์วิทยาศาสตร์

     ยานไกอาของอีซา ได้สแกนท้องฟ้าจากมุมมองที่ไกลจากโลก 1.5 ล้านกิโลเมตร ในตำแหน่งตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์ ที่จุดลากรันจ์ 2(Lagrangian point 2, L2) ตั้งแต่เดือนกรกฎาคม 2014 หลังจากที่ส่งขึ้นสู่อวกาศในช่วงปลายปี 2013 ทีมปฏิบัติการได้เผยแพร่บัญชีรายชื่อที่ปรับปรุงออกมาอย่างสม่ำเสมอ โดยบัญชีแรกเผยแพร่ในเดือนกันยายน 2016 และจากนั้นก๊เดือนเมษายน 2018 การเผยแพร่ครั้งต่อไปคาดว่าจะเกิดในต้นปี 2022 โดยมีรายงานมากกว่า 3600 ฉบับที่ได้เผยแพร่ออกมาโดยอ้างอิงผลสรุปจากไกอาก่อนหน้านี้

ตัวเลขต่างๆ ที่ได้จาก Early Data Release 3 ของไกอา

     การเผยแพร่ครั้งล่าสุดยังรวมข้อมูลในช่วงเกือบสามปีเต็ม เนื่องจากเส้นฐานที่ใช้เวลานานขึ้น การประเมินพารัลแลกซ์ซึ่งนักดาราศาสตร์ใช้เพื่อหาระยะทางในอวกาศ จึงแม่นยำมากขึ้น 30% จากการเผยแพร่ข้อมูลครั้งสุดท้าย การเคลื่อนที่เฉพาะข้ามท้องฟ้ายังแม่นยำขึ้นเป็นสองเท่าด้วย ข้อมูลยังรวมข้อมูลจากเควซาร์(quasars) 1.6 ล้านแห่ง ซึ่งเป็นหลุมดำที่กลืนกินก๊าซอย่างตะกละตะกลามในกาแลคซีที่ห่างไกล และสุดท้าย ด้วยข้อมูล 10 ปีการตรวจสอบทั้งหมดจึงมีความเที่ยงตรงเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า ในขณะที่ความแม่นยำจากการเคลื่อนที่เฉพาะจะเพิ่มขึ้น 7 เท่า คาดว่าไกอาจะทำงานจนถึง ปี 2025

     ในรายงานชุดที่เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics กลุ่มความร่วมมือไกอาได้แง้มข้อมูลใหม่ๆ ออกมาให้ชิมลาง ยกตัวอย่างเช่น ข้อมุลสีของดาวแต่ละดวงในเมฆมาเจลลันใหญ่และเล็ก(Large and Small Magellanic Clouds) ซึ่งเผยให้เห็นทั้งประชากรดาวอายุมากกว่า(สีแดง) และอายุน้อยกว่า(สีฟ้ากว่า) ในสะพานก๊าซที่เชื่อมโยงกาแลคซีบริวารของทางช้างเผือกที่มีขนาดใหญ่ที่สุดทั้งสองแห่งไว้ ข้อมูลการเคลื่อนที่เฉพาะยังแสดงว่าในขณะที่ LMC กำลังหมุนรอบตัวอย่างมีระเบียบ แต่ดาวหลายดวงใน SMC ดูจะลอยเข้าหาสะพานมาเจลลัน การสำรวจเหล่านี้ช่วยส่งอิทธิพลต่อแนวคิดที่ว่ากาแลคซีบริวารเหล่านี้กำลังมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน และกับทางช้างเผือก อย่างไรบ้าง

     ด้วยการใช้สีและการเคลื่อนที่เฉพาะของดาวที่ส่วนตรงกันข้ามกับใจกลางกาแลคซี(anticenter) นักวิทยาศาสตร์ไกอาได้แยกแยะดาวที่ครั้งหนึ่งเคยเป็นของไกอา-เอนเซลาดัส กาแลคซีบริวารที่ชนและควบรวมกับทางช้างเผือกเมื่อราว 8 ถึง 11 พันล้านปีก่อน Amina Helmi จากมหาวิทยาลัยกรอนิงเงน เนเธอร์แลนด์ส กล่าวว่า เราสามารถเห็นซากนี้ได้อย่างชัดเจนจนถึงระยะ 65000 ปีแสงจากใจกลางกาแลคซี

ข้อมูลจากดาวฤกษ์มากกว่า 1.8 พันล้านดวงที่ใช้เพื่อสร้างแผนที่ทั่วท้องฟ้านี้ พื้นที่ที่สว่างกว่าแสดงถึงการกระจุกตัวของดาวสว่างที่หนาแน่นมากกว่า ในขณะที่พื้นที่ที่มืดกว่าเป็นปื้นบนท้องฟ้าที่พบดาวสลัวกว่าและน้อยกว่า สีในภาพเกิดขึ้นจากการรวมปริมาณแสงโดยรวมกับปริมาณของแสงสีฟ้าและสีแดงที่บันทึกได้โดยดาวเทียมไกอาในแต่ละส่วนของท้องฟ้า

     ทีมของเธอได้พบกาแลคซีผู้บุกรุกแห่งนี้ในปี 2018 จากการเผยแพร่ข้อมูลไกอาก่อนหน้านี้ การวิเคราะห์ข้อมูลใหม่ในเบื้องต้นบ่งชี้ว่าดิสก์ของทางช้างเผือกมีขนาดเล็กกว่าปัจจุบันราว 20% ในการผ่านเข้าใกล้ครั้งนั้น นี่สอดคล้องกับแบบจำลองเสมือนจริงคอมพิวเตอร์ที่แสดงหลักฐานการเจริญของดิสก์หลังจากมีการควบรวมของกาแลคซี

    ผลสรุปที่น่าประทับใจอีกอย่างก็คือ การตรวจสอบความเร่ง(acceleration) ของระบบสุริยะเอง ในขณะที่ดวงอาทิตย์มีความเร็วการหมุนรอบตัวค่อนข้างคงที่ที่ประมาณ 230 กิโลเมตรต่อวินาที มันกำลังพุ่งเข้าหาใจกลางกาแลคซีอย่างต่อเนื่อง เป็นสาเหตุให้เกิดการขยับตำแหน่งปรากฏของเควซาร์ที่ใช้อ้างอิง จากข้อมูลใหม่ ทีมไกอาได้ข้อสรุป ความเร่งเข้าสู่ศูนย์กลางอยู่ที่ 7 มิลลิเมตรต่อวินาทีต่อปี สอดคล้องด้วยดีกับแบบจำลองปัจจุบันว่าด้วยการกระจายมวลในทางช้างเผือก Floor van Leeuwen จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร กล่าวว่า นี่เป็นการตรวจสอบตำแหน่งดาว(astrometry) ที่สุดขั้วมากๆ

     สุดท้าย กลุ่มความร่วมมือไกอายังได้สร้างบัญชีย่อย และภาพยนตร์สามมิติที่เกี่ยวข้อง ของดาว 331,312 ดวงภายในระยะทาง 326 ปีแสงจากดวงอาทิตย์ สำมะโนประชากรท้องถิ่นนี้ทำไปได้มากกว่า 95% มีแต่เฉพาะดาวแคระขาวที่สลัวอย่างสุดขั้วเท่านั้นที่น่าจะหลุดรอดไป พื้นที่หลังบ้านของดวงอาทิตย์ ประกอบด้วยกระจุกดาวเปิด(open cluster) 2 แห่ง คือ กระจุกดาวสามเหลี่ยมหน้าวัว(Hyades) และ กระจุกผมของเบเรนีซ(Coma Berenice cluster) สมาชิกของกระจุกเหล่านี้สามารถจำแนกได้ง่ายโดยมีการเคลื่อนที่เฉพาะร่วมกัน มีดาวราว 1000 ดวงในกระจุกสามเหลี่ยมหน้าวัว กระจายในระยะทางเกือบ 100 ปีแสง เป็นโครงสร้างที่ยืดยาวที่แผ่ไปหลายสิบองศาบนท้องฟ้า

ภาพแสดงความหนาแน่นของดาวในเมฆมาเจลลันใหญ่และเล็กตามที่ไกอาได้เห็น ภาพประกอบด้วยชั้นสีแดง, เขียวและฟ้า ซึ่งตามรอย ดาวที่เก่าแก่ที่สุด, ดาวอายุปานกลาง และดาวอายุน้อย ตามลำดับ

     เรารู้แล้วว่ากระจุกสามเหลี่ยมหน้าวัวกำลังกระจัดกระจายออกอันเนื่องจากแรงบีบฉีก(tidal forces) ของทางช้างเผือก Brown กล่าว แต่ข้อมูลใหม่ได้ให้ภาพที่แม่นยำมากขึ้น

     ประชาคมดาราศาสตร์ทั่วโลกได้รับอนุญาตให้เข้าถึงการเผยแพร่ข้อมูลใหม่ล่าสุดของไกอาครั้งนี้ในเวลา 11.00 นาฬิกาตามเวลามาตรฐาน และก็มีหลายกลุ่มทั่วโลกที่จะทำการวิจัยต่อยอด ตามที่ Gerry Gilmore จากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ สหราชอาณาจักร กล่าวว่า จะมีคลัง(งาน) วิทยาศาสตร์ขนาดใหญ่มากมาจากไกอา ผลสรุปใหม่จากการเผยแพร่ข้อมูลล่าสุดอาจจะขึ้นบนเวบ arXiv ในช่วงไม่กี่วันนี้ และจะมีอีกมากมายตามมาตลอดช่วงหลายสัปดาห์และหลายเดือน แทบทุกแขนง(ในดาราศาสตร์) ได้ประโยชน์จากปฏิบัติการนี้ Helmi กล่าว ไกอากำลังสร้างความเปลี่ยนแปลง มันกำลังปฏิวัติวงการดาราศาสตร์

 

แหล่งข่าว skyandtelescope.com : Gaia makes most accurate 3D map of the Milky Way yet