ช่องว่างขนาดใหญ่ในเมฆก่อตัวดาว

 

งานวิจัยใหม่ได้แสดงว่าโรงงานที่กำลังก่อตัวดาวที่ถูกศึกษาเป็นอย่างดีสองแห่ง ได้พัฒนาตัวขึ้นที่ขอบของฟองขนาดใหญ่ที่ถูกสร้างโดยซุปเปอร์โนวา ไดอะแกรมนี้แสดงตำแหน่งของฟองในทางช้างเผือก

     นักดาราศาสตร์ได้พบช่องว่างขนาดใหญ่แห่งหนึ่งในทางช้างเผือกของเราซึ่งเชื่อกันว่าก่อตัวขึ้นมาหลังจากเมื่อการระเบิดของดาวเมื่อหลายล้านปีก่อน ช่องว่างรูปร่างเหมือนฟองนี้มีความกว้าง 500 ปีแสง และอยู่ระหว่างพื้นที่ที่กำลังก่อตัวดาวในกลุ่มดาวเพอร์ซีอุส
(Perseus) และวัว(Taurus)

      เชื่อกันว่ากลุ่มก๊าซและฝุ่นที่กำลังก่อตัวดาวซึ่งเรียกว่า เมฆโมเลกุล(molecular clouds) ก้อนนี้ก็ก่อตัวขึ้นจากซุปเปอร์โนวาเดียวกันนี้ เมื่อราว 10 ล้านปีก่อน สมาชิกทีมศึกษาบอกว่า การค้นพบใหม่อาจจะเปิดช่องว่าซุปเปอร์โนวาสร้างการก่อตัวดาวได้อย่างไร Shmuel Bialy นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่สถาบันเพื่อทฤษฎีและการคำนวณ(ITC) ศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์(CfA) กล่าวในแถลงการณ์ว่า มีดาวฤกษ์หลายร้อยดวงกำลังก่อตัวหรือปรากฏอยู่เรียบร้อยที่พื้นผิวของฟองยักษ์นี้

     เรามีสองทฤษฎี อันหนึ่งก็คือเกิดซุปเปอร์โนวาที่แกนกลางของฟองนี้และผลักก๊าซขยายออก ก่อตัวเป็นสิ่งที่เราเรียกว่า Perseus-Taurus Supershell หรืออาจเป็นซุปเปอร์โนวาชุดหนึ่งที่เกิดขึ้นตลอดหลายล้านปี ด้วยการใช้ข้อมูลจากดาวเทียมไกอา(Gaia) ที่ทำแผนที่ดาวขององค์กรอวกาศยุโรป(ESA) นักวิจัยก็สามารถทำแผนที่เมฆโมเลกุลเพอร์ซีอุสและวัว ในแบบสามมิติได้เป็นครั้งแรก ซึ่งเผยให้เห็นช่องว่างขนาดใหญ่แห่งนี้ ซึ่งไม่เห็นในแผนที่สองมิติของพื้นที่นี้ก่อนหน้านี้  

     Catherind Zucker ผู้เขียนร่วม นักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ CfA กล่าวแถลงการณ์ว่า เรามองเห็นเมฆเหล่านี้มาหลายทศวรรษแล้ว แต่เราไม่เคยทราบรูปร่าง, ความลึกหรือความหนาที่แท้จริงของพวกมันเลย เรายังไม่แน่ใจด้วยว่าพวกมันอยู่ไกลออกไปแค่ไหน ขณะนี้ เราทราบระยะทางด้วยความคลาดเคลื่อน 1% เท่านั้น ซึ่งช่วยให้เราระบุช่องว่างนี้ท่ามกลางเมฆได้

แผนที่ฝุ่นสามมิติช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้เห็นพื้นที่ก่อตัวดาวเพอร์ซีอุส-วัว แสดงพื้นที่ก่อตัวดาวทั้งสองแห่งอยู่ที่ด้านตรงกันข้ามกันของช่องว่างขนาดใหญ่แห่งหนึ่ง 

     ทีมได้สร้างแผนที่เมฆโมเลกุลในแบบสามมิติโดยใช้ซอฟท์แวร์ข้อมูลสร้างภาพที่เรียกว่า Glue ซึ่งก่อตั้งโดย Alyssa Goodman ซึ่งก็เป็นนักดาราศาสตร์ CfA และผู้เขียนร่วมการศึกษานี้ ทีมทำแผนที่พื้นที่ก่อตัวดาวเพื่อให้เข้าใจว่าก๊าซและฝุ่นที่ปล่อยออกมาในระหว่างเกิดซุปเปอร์โนวา จะจัดเรียงตัวมันเองในเมฆโมเลกุลเสียใหม่เพื่อก่อตัวดาวใหม่ๆ ได้อย่างไร การค้นพบบอกว่าเมฆโมเลกุลเพอร์ซีอุสและวัว ก่อตัวขึ้นจากผลของคลื่นกระแทกจากซุปเปอร์โนวาเดียวกัน ซึ่งแสดงถึงผลกระทบที่ทรงพลังของการระเบิดลักษณะนี้ Zucker กล่าวว่า มีทฤษฎีหลายงานที่อธิบายว่าก๊าซจัดเรียงตัวมันเองใหม่เพื่อก่อตัวดาวได้อย่งไร ในอดีต นักดาราศาสตร์ได้ทดสอบแนวคิดทางทฤษฎีเหล่านี้โดยใช้แบบจำลองเสมือนจริง แต่นี่เป็นครั้งแรกที่เราสามารถใช้ภาพสามมิติของจริงเพื่อเปรียบเทียบทฤษฎีกับการสำรวจ และประเมินว่าทฤษฎีที่อธิบายได้ดีที่สุด

     นักดาราศาสตร์สงสัยมานานถึงความเกี่ยวข้องระหว่างเมฆเพอร์ซีอุสกับเมฆวัว เมื่อมองตามแนวสายตาของเราดูเหมือนจะมีสะพานแห่งหนึ่งเชื่อมระหว่างเมฆทั้งสอง ในความเป็นจริง Bialy และ Goodman สังเกตเห็นรายละเอียดวงโค้งและชั้นเปลือก(shell) โดยใช้ข้อมูลอื่นที่ครอบคลุมพื้นที่ แต่จากแผนที่สามมิติ ทีมได้แสดงว่าเมฆทั้งสองแท้จริงแล้วกระนาบที่แต่ละข้างของช่องว่างยักษ์

     ข้อมูลอื่นๆ ซึ่งรวมถึงการเปล่งรังสีเอกซ์จากชั้นเปลือกและระดับไอโซโทป อะลูมินัม-26 ก็สนับสนุนลำดับเหตุการณ์ซุปเปอร์โนวา นักวิจัยบอกว่าจากการเรียงตัวของเมฆและร่องรอยแหล่งพลังงานในใจกลางแน่นอนว่าชี้ไปถึง ลำดับเหตุการณ์ที่สร้างช่องว่างแบบส่งผลย้อนกลับ(feedback-generated cavity scenario)

เมฆโมเลกุลเพอร์ซีอุสปรากฏเป็นสีมืดในช่วงความยาวคลื่นที่ตาเห็น แต่ในช่วงมิลลิเมตรที่แสดงในภาพรวมประกอบนี้มันเรืองสว่าง

     คิดกันว่าการก่อตัวดาวเกิดขึ้นเมื่อพื้นที่ส่วนหนึ่งที่หนาแน่นกว่าในเมฆโมเลกุลก้อนหนึ่งได้ยุบตัวลง, เมื่อคลื่นกระแทกจากซุเปอร์โนวาขยายตัวเข้าสู่อวกาศรอบๆ มัน มันก็อาจจะกวาดก๊าซในตัวกลางในห้วงอวกาศเพื่อสร้างเมฆโมเลกุล โดยมีพื้นที่ที่หนาแน่นสูงกว่าซึ่งจะเริ่มก่อตัวดาวขึ้นมา นี่แสดงว่าเมื่อมีดาวฤกษ์สักดวงตายลง ซุปเปอร์โนวาของมันได้สร้างเหตุการณ์เป็นลูกโซ่ ที่สุดท้ายอาจนำไปสู่การกำเนิดของดาวฤกษ์ใหม่ๆ ได้ Bialy กล่าว

     ขนาดของฟองยักษ์นี้บ่งชี้ว่ามันมีอายุอย่างน้อย 6 ล้านปี และเนื่องจากฟองนี้ไม่ได้ขยายตัวอีกต่อไปแล้ว ซึ่งหมายความว่ามันอาจจะเก่าแก่กว่านั้น อย่างไรก็ตาม ถ้ามันเก่าแก่เกินกว่า 22 ล้านปี ฟองก็คงกระจายหายไป การศึกษาใหม่เผยแพร่ใน Astrophysical Journal Letters วันที่ 22 กันยายน

แหล่งข่าว space.com : astronomers discover mysterious 500-light-year-wide “cavity” in our Milky Way
                sciencealert.com : astronomers have discovered a giant, empty cavity lurking in space
                skyandtelescope.com : supernova blasts make way for star factories