การควบรวมในระดับกาแลคซีแคระ

 

กาแลคซีบริวารทางช้างเผือก คือ เมฆมาเจลลันใหญ่และเล็ก(Large and Small Magellanic Cloud) ปรากฎบนท้องฟ้าเหนือหมู่กล้องโทรทรรศน์ที่ VLT  

     นักดาราศาสตร์ทราบดีว่าทางช้างเผือกเจริญขึ้นจากการรวบรวมกาแลคซีขนาดเล็กกว่า แม้แต่ในตอนนี้ ทางช้างเผือกก็กำลังเขมือบกาแลคซีแคระคนยิงธนู(Sagittarius dwarf) แต่ขณะนี้ ทีมนักวิจัยอิตาเลียนกับดัตช์ ได้แสดงว่า กาแลคซีเพื่อนบ้านขนาดเล็กของทางช้างเผือกเอง ก็กลืนกาแลคซีที่มีขนาดเล็กกว่าไป นักวิจัยเผยแพร่การค้นพบในวารสาร Nature Astronomy

     จากทฤษฎีการก่อตัวแบบลำดับขั้น(hierarchical assembly) กาแลคซีขนาดใหญ่อย่างทางช้างเผือก ก่อตัวขึ้นจากการควบรวมกับกาแลคซีขนาดเล็กกว่า ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา มีหลักฐานเหตุการณ์เหล่านี้พบได้ในทางช้างเผือกต้องขอบคุณดาวเทียมไกอา(Gaia) ทีมนักวิจัยอิตาเลียน-ดัตช์ที่นำโดย Alessio Mucciarelli จากมหาวิทยาลัยโบโลญญาในอิตาลี ต้องการจะพิสูจน์สมมุติฐานว่ากาแลคซีขนาดเล็กเองก็เจริญขึ้นจากกาแลคซีที่มีขนาดเล็กกว่าด้วยเช่นกัน

     เพื่อทดสอบสมมุติฐาน นักวิจัยได้ศึกษาเมฆมาเจลลันใหญ่(Large Magellanic Cloud; LMC) ซึ่งเป็นกาแลคซีเพื่อนบ้านของทางช้างเผือก เมฆมาเจลลันใหญ่และเล็กอยู่ในการเต้นรำที่ซับซ้อนกับทางช้างเผือก บริวารทั้งสองก็โคจรรอบกันและกัน และทั้งคู่ก็มาโคจรรอบทางช้างเผือกอีกที LMC มีขนาดใหญ่เป็นสองเท่าของ SMC และมีมวลรวมที่ 2.5 แสนล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์ ซึ่งคิดกันว่ากาแลคซีแคระมวลขนาดนี้ก็น่าจะมีบริวารของมันเองด้วย

     ในความเป็นจริง LMC มีกาแลคซีที่สลัวมาก(ultra-faint galaxies) สี่ถึงหกแห่งเกี่ยวข้อง ซึ่งอาจจะหมายความว่าครั้งหนึ่งอาจจะเคยมีมากกว่านี้ ในปี 2018 นักดาราศาสตร์พบว่ามีดาวจำนวนหนึ่งใน LMC ที่โคจรสวนทางกับดาวอื่นๆ รอบใจกลางกาแลคซี ซึ่งพวกเขาสรุปว่าน่าจะเป็นซากจากการควบรวมของกาแลคซีในอดีต

     ขณะนี้ ทีม Mucciarelli มุ่งเป้าไปที่กระจุกดาวทรงกลม(globular cluster) เป็นพิเศษ กระจุกดาวทรงกลมเป็นกลุ่มของดาวหลายพันจนถึงหลายล้านดวงที่เกาะกลุ่มกันอย่างแออัด โดยมีดาวอยู่อย่างหนาแน่นในใจกลางกระจุก แนวคิดก็คือแกนกลางของกระจุกทรงกลมสามารถดำรงอยู่ได้แม้จะผ่านไปหลายพันล้านปีที่เกิดการฉุดลากในกาแลคซี

ภาพรวมประกอบแสดง NGC 2005(ซ้าย) และเมฆมาเจลลันใหญ่(ขวา) องค์ประกอบเคมีของดาวในกระจุกดาวทรงกลม NGC 2005 แตกต่างจากดาวอื่นๆ ในเมฆมาเจลลันใหญ่ นี่เป็นหลักฐานแรกที่แสดงการควบรวมในกาแลคซีแคระนอกทางช้างเผือก

     นักวิจัยได้วิเคราะห์องค์ประกอบเคมีของกระจุกทรงกลม 11 แห่งจาก 60 แห่งของ LMC ซึ่งรวบรวมโดยกล้องโทรทรรศน์ใหญ่มาก(VLT) และกล้องโทรทรรศน์มาเจลลันในชิลี ในบรรดากระจุก 11 แห่งที่ศึกษาว่ามีอายุใกล้เคียงกัน พบว่ามีแห่งหนึ่งที่มีองค์ประกอบเคมีที่แตกต่างออกไปอย่างมาก เป็นกระจุกดาวทรงกลม NGC 2005 กระจุกแห่งนี้ประกอบด้วยดาวประมาณ 2 แสนดวงและอยู่ห่างออกไป 750 ปีแสงจากใจกลางของ LMC นอกจากนี้ มันยังมีสังกะสี, ทองแดง, ซิลิกอน และคัลเซียมในระดับที่ต่ำกว่าอีกสิบกระจุก

     จากองค์ประกอบเคมีของ NGC 2005 นักวิจัยสรุปว่ากระจุกจะต้องเป็นซากของกาแลคซีขนาดเล็กแห่งหนึ่งที่ก่อตัวดาวขึ้นอย่างช้าๆ จนเมื่อหลายพันล้านปีก่อน กาแลคซีขนาดเล็กแห่งนี้น่าจะควบรวมกับ LMC ที่ก็ไม่ได้ใหญ่โตอะไรมากนัก เมื่อเวลาผ่านไป กาแลคซีขนาดเล็กแห่งนี้ก็ถูกฉีกออกเกือบทั้งหมด และดาวของมันเกือบทั้งหมดก็ถูกกระจายออกไป เหลือแต่กระจุก NGC 2005 ไว้

     Davide Massari นักวิจัยที่ทำงานในอิตาลี และมหาวิทยาลัยกรอนิงเงน เนเธอร์แลนด์ส กล่าวว่า แท้จริงแล้วเรากำลังได้เห็นซากของการควบรวมก่อนหน้านี้ และขณะนี้เราก็ตระหนักเป็นครั้งแรกว่า กาแลคซีเพื่อนบ้านขนาดเล็กของทางช้างเผือก ก็อาจจะก่อตัวขึ้นจากกาแลคซีที่มีขนาดเล็กลงไปอีกเหมือนกัน การค้นพบนี้เป็นหลักฐานจากการสำรวจเป็นครั้งแรกว่า กระบวนการเจริญแบบลำดับขั้นก็เกิดขึ้นกับเพื่อนบ้านใกล้สุดของเราด้วยเช่นกัน

แหล่งข่าว phys.org : dwarf galaxy catches even smaller galaxy
                sciencealert.com : busted! Astronomers confirm the Large Magellanic Cloud totally ate another galaxy