กระจุกดาวหน้าวัวกำลังถูกทำลาย

 

the Hyades from skyandtelescope.com credit: Bob King

      ข้อมูลจากดาวเทียมไกอาทำแผนที่ทางช้างเผือกได้เผยให้เห็นหลักฐานร่องรอยว่ากระจุกดาวที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดกำลังถูกรบกวนโดยอิทธิพลแรงโน้มถ่วงจากโครงสร้างมวลสูงแต่มองไม่เห็น ภายในกาแลคซีของเรา

     ถ้าเป็นจริง ก็อาจจะเป็นหลักฐานประชากร ฮาโลย่อยสสารมืด(dark matter sub-halos) ที่สงสัยกัน คิดกันว่ากลุ่มเมฆอนุภาคที่มองไม่เห็นเหล่านี้เป็นซากจากการก่อตัวของทางช้างเผือก และขณะนี้ก็แพร่กระจายไปทั่วกาแลคซี กลายเป็นโครงสร้างย่อยที่มองไม่เห็นแต่ส่งอิทธิพลแรงโน้มถ่วงอย่างเด่นชัด ต่อสิ่งใดๆ ที่เข้าไปใกล้มากเกินไป

     Tereza Jerabkova นักวิจัยจากองค์กรอวกาศยุโรป(ESA) และเพื่อนร่วมงานจากอีซาและ ESO(European Southern Observatory) ได้สร้างการค้นพบนี้ในขณะที่กำลังศึกษารูปแบบที่กระจุกดาวใกล้เคียงแห่งหนึ่งกำลังหลอมรวมกับดาวที่พื้นหลังของกาแลคซีของเรา การค้นพบนี้มีพื้นฐานจากการเผยแพร่ข้อมูลครั้งที่ 3 เบื้องต้น(Early Data Release 3; EDR3) และ DR2 ของไกอา

     ทีมเลือกไฮอาดีส(Hyades; กระจุกดาวหน้าวัว-ผู้แปล) เป็นเป้าหมายเนื่องจากมันเป็นกระจุกดาวที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด โดยอยู่ห่างออกไปเพียง 153 ปีแสงเท่านั้น และเห็นได้ง่ายด้วยตาเปล่าทั้งจากซีกโลกเหนือและใต้ โดยเป็น ดาวสว่างกลุ่มหนึ่งที่เรียงเป็นรูปตัว วี V โดยเป็นส่วนศีรษะของวัวตัวผู้ในกลุ่มดาววัว(Taurus) นอกเหนือจากดาวสว่างที่มองเห็นได้ง่ายแล้ว กล้องโทรทรรศน์ยังเผยให้เห็นดาวสลัวกว่าอีกประมาณร้อยดวง ในพื้นที่อวกาศที่มีความกว้างราว 60 ปีแสง

the Pleiades and the Hyades credit: science.nasa.gov 

     กระจุกดาวหนึ่งๆ จะสูญเสียดาวออกไปได้ตามธรรมชาติเนื่องจากดาวเหล่านั้นที่เคลื่อนที่อยู่ภายในกระจุก จะส่งแรงดึงกันและกัน การดึงอย่างคงที่นี้จะค่อยๆ เปลี่ยนความเร็วของดาว โดยดาวบางส่วนขยับออกไปอยู่ที่ขอบนอกของกระจุก จากจุดดังกล่าวนั้น ดาวก็อาจถูกลากออกกลายเป็นกระแสธารดาวโดยแรงโน้มถ่วงของกาแลคซี ก่อตัวเป็นหางยาว 2 หาง หางหนึ่งจะต่อท้ายกระจุกดาว อีกหางจะถูกดึงไปหน้ากระจุก ซึ่งเรียกกันว่า tidal tails และถูกศึกษาอย่างกว้างขวางในกาแลคซีที่กำลังชนกัน แต่ไม่มีใครเคยเห็นรายละเอียดเหล่านี้จากกระจุกดาวเปิดที่อยู่ใกล้ๆ จนกระทั่งเมื่อเร็วๆ นี้

      กุญแจสู่การตรวจสอบหางเหล่านี้ก็คือการเฝ้าดูว่าดาวบนท้องฟ้ากำลังเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกันกับกระจุกดาวหรือไม่ ไกอาทำให้งานนี้ง่ายดายเนื่องจากมันตรวจสอบระยะทางและการเคลื่อนที่ของดาวมากกว่าหนึ่งพันล้านดวงในกาแลคซีได้อย่างแม่นยำ นี่เป็นคุณสมบัติสำคัญที่สุดสองอย่างที่เราต้องการเพื่อสำรวจหาหางไทดัลจากกระจุกดาวในทางช้างเผือก Tereza Jerabkova กล่าว

     ความพยายามก่อนหน้านี้โดยทีมอื่น ก็พบกับความสำเร็จที่จำกัดเนื่องจากนักวิจัยทำได้เพียงตรวจสอบดาวที่มีการเคลื่อนที่สอดคล้องกับการเคลื่อนที่ของกระจุกทั้น นั้นไม่รวมสมาชิกที่ทิ้งกระจุกไปก่อนหน้านี้ ในความเป็นมา 6 ถึง 7 ร้อยล้านปี และขณะนี้ก็กำลังเดินทางด้วยวงโคจรที่แตกต่างออกไป ในปี 2019 นักดาราศาสตร์ได้พบหลักฐานใน DR2 ของไกอา ว่าเป็นหางไทดัล ซึ่งได้สร้างความสนใจให้กับ Jerabkova จน DR2.5 และ EDR3 เผยแพร่ออกมา

      เพื่อที่จะเข้าใจช่วงกว้างของวงโคจรที่ต้องมองหา Jerabkova ได้ทำแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่น่าจะจำลองการรบกวนรูปแบบต่างๆ ที่ดาวที่หนีออกจากกระจุกอาจจะต้องเจอในระหว่างหลายร้อยล้านปีในอวกาศ และหลังจากเดินเครื่อง และเปรียบเทียบแบบจำลองกับข้อมูลจริง ก็เผยให้เห็นระยะทางที่หางไทดัลของไฮอาดีสแผ่ไป Jerabkova และเพื่อนร่วมงานพบอดีตสมาชิกในไฮอาดีสหลายพันดวงในข้อมูลไกอา ดาวเหล่านี้ขณะนี้ขยับออกไปไกลนับพันปีแสงข้ามกาแลคซีภายในหางไทดัลทั้งสองที่ยาวเหยียด 2600 ปีแสง

     แต่เรื่องที่สร้างความประหลาดใจที่แท้จริงก็คือ หางไทดัลส่วนตาม(trailing tidal tail) ดูเหมือนจะมีดาวน้อยกว่าที่ควร นี่บ่งชี้ว่ามีบางสิ่งที่รุนแรงกำลังเกิดขึ้น แทนที่จะค่อยๆ ละลายดาวในกระจุกอย่างละมุนละม่อม

กระจุกดาวไฮอาดีส(Hyades) กำลังค่อยๆ รวมตัวเข้ากับดาวที่พื้นหลังในทางช้างเผือก กระจุกซึ่งอยู่ห่างออกไปเพียง 153 ปีแสง มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าเนื่องจากสมาชิกที่สว่างที่สุดของมัน เรียงตัวเป็นรูปตัว V ในกลุ่มดาววัว(Taurus) ภาพนี้แสดงสมาชิกของไฮอาดีสตามที่จำแนกพบในข้อมูลไกอา ดาวเหล่านี้ระบุเป็นสีชมพู และรูปร่างของกลุ่มดาวอื่นๆ ก็แสดงเป็นสีเขียว จะเห็นว่าดาวจากไฮอาดีสพาดยาวออกจากกระจุกก่อตัวเป็นหางไทดัล(tidal tails) 2 หาง เป็นวิธีที่ดาวเหล่านี้จะหนีออกจากกระจุกไป ภาพสร้างโดยใช้ไกอาสกาย(Gaia Sky)  

      เมื่อเดินเครื่องแบบจำลองเสมือนจริงอีกครั้ง Jerabkova ก็แสดงว่าข้อมูลอาจจะเกิดขึ้นถ้าหางส่วนตามได้ชนกับเมฆวัสดุสารที่มีมวลประมาณ 10 ล้านเท่าดวงอาทิตย์ นี่จะต้องเป็นปฏิสัมพันธ์ในระยะใกล้กับกลุ่มวัสดุสารขนาดใหญ่นี้ และไฮอาดีสก็ดันไปชนเข้า เธอกล่าว แต่กลุ่มวัสดุสารนี้จะเป็นอะไร เมื่อไม่มีการสำรวจพบเมฆก๊าซหรือกระจุกดาวใดๆ ที่มีขนาดใหญ่อย่างนั้นอยู่ใกล้เลย ถ้าตรวจไม่พบโครงสร้างที่มองเห็นได้ Jerabkova บอกว่าวัตถุก็อาจเป็นฮาโลย่อยสสารมืด ซึ่งเป็นสสารที่มองไม่เห็นแต่เราระบุการมีอยู่ได้จากแรงโน้มถ่วง

     กระจุกของสสารมืดยังคงพบได้ทุกวันนี้ในฮาโล(halo) หรือกลด รอบๆ กาแลคซี ทางช้างเผือกเองก็มีฮาโลสสารมืดซึ่งคิดกันว่ามีความกว้าง 1.9 ล้านปีแสง ภายในฮาโลเหล่านั้น นักดาราศาสตร์ทำนายว่าจะมีกระจุกที่หนาแน่นสูงกว่าซึ่งก็คือ ฮาโลย่อยสสารมืด กระจายตัวอยู่ คิดกันว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นตามธรรมชาติเมื่อมีการกระจุกของสสารมืดในระหว่างการก่อตัวของกาแลคซี งานวิจัยใหม่ได้แสดงว่าไกอากำลังช่วยนักดาราศาสตร์ทำแผนที่โครงสร้างสสารมืดที่มองไม่เห็นนี้ในทางช้างเผือกได้อย่างไร

     ด้วยไกอา วิธีที่เรามองทางช้างเผือกก็เปลี่ยนแปลงไปอย่างสิ้นเชิง และด้วยการค้นพบเหล่านี้ เราก็สามารถทำแผนที่โครงสร้างย่อยๆ ของทางช้างเผือกได้ดีกว่าที่เคยทำมาอย่างมาก Jerabkova กล่าว และเมื่อใช้วิธีการนี้ตรวจสอบกับไฮอาดีสได้แล้ว ทีมก็กำลังขยายงานไปมองหาหางไทดัลจากกระจุกดาวอื่นๆ ที่อยู่ไกลออกไปด้วย งานวิจัยเผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics

หางไทดัลอันตระการตาของกาแลคซีแทดโพล(Tadpole galaxy) credit: hubblesite.org 

แหล่งข่าว phys.org : is the nearest star cluster to the sun being destroyed?
                sciencealert.com : something invisible is tearing apart the nearest star cluster to Earth
                iflscience.com : our nearest star cluster appears to be being ripped apart by an unseen structure