กระจุกกาแลคซีที่วิ่งบนทางด่วน

 

แบบจำลองเอกภพวิทยา แสดงเส้นใยเอกภพ(cosmic web) ซึ่งเป็นกระแสธารก๊าซที่เชื่อมโยงระหว่างกาแลคซีและกระจุกกาแลคซี สสารปกติเหล่านี้มารวมกลุ่มกันและก่อตัวเป็นดาวฤกษ์, กาแลคซีและกระจุกกาแลคซี ได้โดยแรงโน้มถ่วงของสสารมืดที่อยู่โดยรอบได้ยุบตัวลงก่อน นำพาให้สสารปกติต้องยุบตัวตามด้วย  

     กระแสก๊าซบางเบาแต่มีขนาดใหญ่โตที่เชื่อมระหว่างกาแลคซี เป็นทางด่วนให้กาแลคซีทั้งหลายกำลังมุ่งหน้าเข้าชนกับเป้าหมายจำเพาะ ในงานศึกษาใหม่ ภาพรายละเอียดสูงแสดงกระจุกกาแลคซี นักดาราศาสตร์ได้จำแนกพบว่ากระจุกกาแลคซีขนาดใหญ่แห่งนี้กำลังเคลื่อนที่ไปตามเส้นด้ายก๊าซขนาดมหึมา รั้งไว้โดยแรงโน้มถ่วงให้พุ่งเข้าหากระจุกกาแลคซีอีก 2 แห่ง

    นี่เป็นครั้งแรกที่เราได้เห็นกำหนดจะพุ่งชนในอวกาศ แต่มันก็ดูจะยืนยันทฤษฎีที่ว่าเส้นใยก๊าซเหล่านี้เป็นเหมือน “ถนนสสาร” ที่นำทางกระจุกกาแลคซีเข้ามาควบรวมกัน งานวิจัยใหม่ที่เสนอใน Astronomy & Astrophysics และเผยแพรออนไลน์ใน arXiv

      ตัวเส้นใยก๊าซนี้ซึ่งยาวอย่างน้อย 50 ล้านปีแสง และเรืองสลัวๆ ในช่วงรังสีเอกซ์ ถูกพบและจำแนกแจกแจงเมื่อปีที่แล้ว เส้นใยลักษณะนี้เป็นเส้นด้ายที่ถักทอใยเอกภพ(cosmic web) พวกมันกระจุกอยู่ด้วยกันภายใต้แรงโน้มถ่วงในช่วงต้นๆ ของเอกภพ และแผ่ข้ามระยะทางระหว่างกาแลคซีที่ไกลโพ้นและกระจุกกาแลคซี เส้นใยลักษณะอย่างนี้สามารถบอกเราเกี่ยวกับเอกภพได้ไม่น้อย เช่น มันก่อตัวและพัฒนาตัวต่อไปได้อย่างไร, สสารมืดกระจุกตัวอยู่ที่ไหน และเราจะสามารถหาสสารปกติได้ที่ไหนด้วยเช่นกัน

     แต่เส้นด้ายก๊าซเบาบางนี้ก็สลัวอย่างมาก เมื่อเทียบกับสสารที่สว่างมากเช่น ดาวและกาแลคซี ที่อยู่ทั่วไป เราเพิ่งจะเริ่มพบพวกมัน ดังนั้นนักดาราศาสตร์จึงสนใจเส้นใยยาวนี้อย่างมาก และอยากจะตรวจสอบให้ใกล้ชิดมากขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สิ่งหนึ่งที่พวกเขากำลังมองหาก็คือรายละเอียดที่เรียกกันว่า Northern Clump ซึ่งเป็นกระจุกกาแลคซีที่พบในเส้นใย

     ด้วยการรวมข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์รังสีเอกซ์และคลื่นวิทยุหลายตัวรวมทั้งกล้องโทรทรรศน์วิทยุ ASKAP ของ CSIRO, SRG/e ROSITA, XMM-Newton และจันทรา และข้อมูลช่วงตาเห็นจาก DECam นักวิจัยก็สามารถจำแนกกาแลคซีแห่งหนึ่งที่ใจกลาง Northern Clump ซึ่งมีหลุมดำมวลมหาศาล(supermassive black hole) ที่เปี่ยมด้วยชีวิตชีวา ที่ใจกลางกาแลคซี หลุมดำแห่งนี้มีกิจกรรมสูงกลืนกินวัสดุสารที่โคจรรอบมันในดิสก์หนา เป็นกุญแจสำคัญ เมื่อวัสดุสารจากดิสก์นี้ตกลงสู่หลุมดำ วัสดุสารบางส่วนจะถูกหมุนเวียนไปรอบๆ ตามเส้นแรงสนามแม่เหล็ก ซึ่งจากนั้นจะยิงออกจากขั้วหลุมดำด้วยความเร็วเกือบเท่าแสง

Northern Clump ตามที่ปรากฏในช่วงรังสีเอกซ์(สีฟ้าโดยดาวเทียม XMM-Newton), ในช่วงตาเห็น(สีเขียว, DECam) และคลื่นวิทยุ(สีแดง, ASKAP/EMU)

      ไอพ่นวัสดุสารเหล่านี้สามารถเดินทางข้ามห้วงอวกาศได้กว้างไกล ซึ่งช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้ทำการสำรจสภาพแวดล้อมรอบกาแลคซี และนี่ก็เป็นวิธีที่ตรวจสอบกาแลคซีที่อยู่ในใจกลาง Northern Clump แห่งนี้ ไอพ่นของมันตามที่ Angie Veronica นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่มหาวิทยาลัยบอนน์ ในเจอรมนี บอกว่ากำลังพุ่งออกมาเมื่อ Northern Clump วิ่งผ่านห้วงอวกาศ เหมือนกับเป็น “ผมเปียของนักวิ่งสาว”

     ผู้นำโครงการ EMU ซึ่งส่งข้อมูลจาก ASKAP ให้กับการศึกษานี้คือ ศาสตราจารย์ Andrew Hopkins จากมหาวิทยาลัยแมกควอรี กล่าวว่า ความไวที่สุดยอดของ ASKAP กับการเปล่งคลื่นวิทยุแผ่วๆ เป็นกุญแจที่ช่วยให้ตรวจจับไอพ่นที่เปล่งวิทยุเหล่านี้จากสิ่งนี้ นักวิจัยเชื่อว่า Northern Clump กำลังเดินทางด้วยความเร็วสูงตามเส้นใยนี้ มุ่งหน้าเข้าหากระจุกกาแลคซีอีก 2 แห่งที่ก็เรียงตัวอยู่ในเส้นใยเดียวกัน คือ Abell 3391 และ Abell 3395

       แน่นอนว่า เรามองไม่เห็นการเคลื่อนที่นี้ มันก็แค่ว่าการเคลื่อนที่เกิดขึ้นที่ระยะทางไกลเกินไป แต่เราก็ได้เห็นผลกระทบของมัน Thomas Reiprich นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยบอนน์ เช่นกัน อธิบายว่า ขณะนี้เราแปลผลการสำรวจนี้ว่า Northern Clump กำลังสูญเสียวัสดุสารเมื่อมันเดินทาง อย่างไรก็ตาม นี่ก็อาจจะเป็นกระจุกวัสดุสารขนาดเล็กกว่าในเส้นใยที่กำลังตกลงสู่ Northern Clump ก็ได้

      ในที่สุด กระจุกทั้งหลายก็จะพบกันและควบรวมกัน ก่อตัวเป็นกระจุกกาแลคซีที่มีขนาดใหญ่ขึ้นไปอีก ลำดับเหตุการณ์นี้สอดคล้องกับแบบจำลองเสมือนจริงที่ทำโดยทีมนักดาราศาสตร์ทีมอื่น เป็นที่ทราบกันว่าเส้นใยเอกภพเป็นตัวการที่ส่งวัสดุสารที่ใช้ก่อตัวดาวฤกษ์เข้าสู่จุดตัด(nodes) ซึ่งจะสามารถก่อตัวกาแลคซีและกระจุกกาแลคซีขึ้นมา ณ จุดตัด ถ้าปราศจากเส้นใยเอกภพ เอกภพที่เรารู้จักก็อาจจะไม่มี ดังนั้น การเข้าใจว่าเส้นใยเอกภพทำงานอย่างไรและเพราะเหตุใดจึงเป็นพื้นฐานสำหรับเอกภพวิทยา

     การค้นพบใหม่ยังสอดคล้องกับทฤษฎีปัจจุบันเกี่ยวกับเส้นใยเอกภพ ซึ่งรวมถึงแนวคิดที่ว่าสสารมืดมัดเส้นใยเหล่านี้ไว้ด้วยแรงโน้มถ่วง และพวกมันก็นำเราให้เข้าใกล้การเข้าใจว่าสรรพสิ่งในเอกภพเกี่ยวโยงกันอย่างไร ทฤษฎีเอกภพวิทยาบอกว่า สสารส่วนใหญ่เป็นสสารที่มองไม่เห็น กล่าวคือเชื่อว่าเอกภพมีสสารมืด 85% มันแสดงบทบาทสำคัญโดยเป็นกลุ่มก้อนที่เริ่มยุบตัวลง และเป็นสาเหตุให้สสารปกติที่อยู่ภายในยุบตัวตามกลายเป็นกาแลคซี

แหล่งข่าว sciencealert.com : galaxies are headed for an epic collision on a cosmic matter highway
                phys.org : clearest images emerge of galaxies headed for collision on intergalactic “highway”