แคระบริวารหรือผู้ผ่านทาง

  

กาแลคซีแคระบางส่วนที่พบใกล้กับทางช้างเผือก 

    ข้อมูลจากปฏิบัติการไกอา ได้เขียนประวัติความเป็นมาของทางช้างเผือกขึ้นใหม่ สิ่งที่ดูจะเป็นแนวคิดดั้งเดิมว่าเป็นกาแลคซีบริวารของทางช้างเผือก ขณะนี้ดูเหมือนจะเผยออกมาว่าเกือบทั้งหมดเป็นพวกที่เพิ่งย้ายมาใหม่ในละแวกของเรา

     กาแลคซีแคระ(dwarf galaxies) เป็นกลุ่มของดาวตั้งแต่หลายพันจนถึงหลายพันล้านดวง เป็นเวลาหลายทศวรรษที่เชื่อกันโดยกว้างขวางว่ากาแลคซีแคระที่ล้อมรอบทางช้างเผือกเป็นบริวาร(satellite) ซึ่งหมายความว่า พวกมันถูกจับไว้ในวงโคจรรอบกาแลคซีของเรา และเป็นเพื่อนบ้านของเรามานานนับพันล้านปี ขณะนี้ เมื่อมีการคำนวณการเคลื่อนที่ของแคระเหล่านี้ ด้วยความแม่นยำสูงมาก ต้องขอบคุณข้อมูลจากการเผยแพร่ข้อมูลครั้งที่สามตอนต้น(early third data release) ของไกอา และผลสรุปที่ได้ก็ชวนประหลาดใจ

     Francois Hammer จากหอสังเกตการณ์แห่งปารีส PSL(Paris Sciences et Lettres University) และเพื่อนร่วมงานจากทั่วยุโรปและจีน ได้ใช้ข้อมูลไกอาเพื่อคำนวณการเคลื่อนที่ของกาแลคซีแคระ 40 แห่งรอบๆ ทางช้างเผือก พวกเขาทำเช่นนั้นได้โดยการคำนวณค่าชุดหนึ่งที่เรียกว่า ความเร็วสามมิติของกาแลคซีแต่ละแห่ง และจากนั้นก็ใช้ค่าเหล่านั้นเพื่อคำนวณพลังงานการโคจรและโมเมนตัมเชิงมุมของแต่ละกาแลคซี

     พวกเขาพบว่ากาแลคซีเหล่านั้นกำลังเคลื่อนที่เร็วกว่าดาวฤกษ์และกระจุกดาวที่โคจรรอบทางช้างเผือก เร็วมากๆ จนพวกมันไม่น่าจะอยู่ในวงโคจรรอบทางช้างเผือกเลย ซึ่งปฏิสัมพันธ์กับกาแลคซีของเราและองค์ประกอบของทางช้างเผือก จะต้องขโมยพลังงานการโคจรและโมเมนตัมเชิงมุมบางส่วนไป

ไกอาตรวจสอบความเร็วของดาวในทางช้างเผือก พบความแตกต่างในความเร็วของดาวที่ใกล้เคียงกัน เดินทางในทิศทางเดียวกัน แตกต่างจากดาวอื่นๆ ในทางช้างเผือก ซึ่งบอกได้ว่าดาวที่มีความเร็วแตกต่างออกไป มีกำเนิดจากนอกทางช้างเผือก 

     กาแลคซีของเราได้ฉีกทึ้งกาแลคซีแคระจำนวนหนึ่งไปในอดีต ยกตัวอย่างเช่น เมื่อ 8 ถึง 10 พันล้านปีก่อน มีกาแลคซีแคระแห่งหนึ่งซึ่งเรียกว่า ไกอา- เอนเซลาดัส(Gaia-Enceladus หรือเรียกอีกชื่อว่า Gaia Sausage) ถูกทางช้างเผือกกลืนไป ข้อมูลจากไกอา
สามารถจำแนกดาวของมันได้ เนื่องจากวงโคจรที่รีและระดับพลังงานที่พวกมันมี ซึ่งแตกต่างออกไป และเมื่อเร็วกว่านั้น คือ 4 ถึง 5 พันล้านปีก่อน แคระคนยิงธนู(Sagittarius dwarf spheroidal) ก็ถูกทางช้างเผือกจับไว้ และกำลังอยู่ในกระบวนการที่ฉีกออกเป็นชิ้นๆ และดูดกลืน พลังงานของดาวของมันจะสูงกว่าดาวของไกอา-เอนเซลาดัส ซึ่งบ่งชี้ถึงเวลาที่สั้นกว่าที่พวกมันได้รับอิทธิพลจากทางช้างเผือก

     ในกรณ๊ของแคระในการศึกษาใหม่นี้ ซึ่งเป็นกาแลคซีแคระส่วนใหญ่ที่พบรอบๆ ทางช้างเผือก พลังงานของพวกมันก็สูงขึ้นไปอีก พลังงานที่สูงบอกว่าพวกมันเพิ่งเข้ามาในละแวกใกล้เคียงทางช้างเผือกเมื่อไม่กี่พันล้านปีหลังนี้เอง

     การค้นพบนี้ถอดแบบจากการค้นพบเกี่ยวกับเมฆมาเจลลันใหญ่และเล็ก(Large and Small Magellanic Clouds; LMC& SMC) ซึ่งเป็นแคระที่มีขนาดใหญ่กว่าและอยู่ใกล้กับทางช้างเผือกอย่างมาก จนมองเห็นมันเป็นก้อนแสงขมุกขมัวในท้องฟ้ายามค่ำคืนจากซีกโลกใต้ ก็คิดกันว่าเมฆมาเจลลันทั้งสองเป็นกาแลคซีบริวารของทางช้างเผือก จนกระทั่งเมื่อปี 2006 เมื่อนักดาราศาสตร์รายงานการตรวจสอบความเร็วของมันและพบว่า มันกำลังเดินทางเร็วเกินกว่าจะมีความเชื่อมโยงทางแรงโน้มถ่วงได้ แทนที่จะเป็นบริวาร LMC กลับเพิ่งเข้ามาเยี่ยมเยือนเป็นครั้งแรก ขณะนี้เราทราบว่าสิ่งเหมือนกันนี้ก็เกิดขึ้นกับแคระเกือบทั้งหมดด้วยเช่นกัน

      ดังนั้นแล้ว พวกมาใหม่เหล่านี้จะถูกจับไว้ในวงโคจรหรือเพียงแค่ผ่านทางมาเท่านั้น บางส่วนจะถูกทางช้างเผือกจับไว้และกลายเป็นบริวาร Hammer กล่าว แต่การจะกล่าวให้แน่ชัดว่าแห่งใดแน่นั้นเป็นเรื่องยากเนื่องจากมันขึ้นอยู่กับมวลที่แน่นอนของทางช้างเผือก และก็เป็นค่าที่นักดาราศาสตร์คำนวณให้เที่ยงตรงได้ยาก การประเมินมวลอาจแปรผันได้ถึงสองเท่าตัว

     การค้นพบพลังงานของกาแลคซีแคระเป็นเรื่องสำคัญเนื่องจากมันบังคับให้เราต้องประเมินธรรมชาติของกาแลคซีแคระเสียใหม่ เมื่อแคระโคจรไป แรงโน้มถ่วงของทางช้างเผือกจะพยายามฉีกมันออก ในทางฟิสิกส์สิ่งนี้เรียกว่า tidal force ทางช้างเผือกเป็นกาแลคซีขนาดใหญ่ ดังนั้น แรงโน้มถ่วงของมันก็มโหฬารและก็ง่ายมากๆ ที่จะทำลายกาแลคซีแคระสักแห่งหลังจากที่มันโคจรไปครบรอบหรือสองรอบ

ลำดับเหตุการณ์แคระคนยิงธนู ซึ่งอยู่ในกระบวนการควบรวมกับทางช้างเผือก

     พูดอีกอย่างก็คือ การเป็นบริวารของทางช้างเผือกนั้นเป็นการลงโทษประหารสำหรับกาแลคซีแคระ สิ่งเดียวที่น่าจะต้านทานการยึดจับทำลายล้างของทางช้างเผือกได้ก็คือเมื่อแคระมีสสารมืดในสัดส่วนที่สูงพอควร สสารมืดเป็นสสารปริศนาที่นักดาราศาสตร์คิดว่ามีอยู่ในเอกภพ ซึ่งจะให้แรงโน้มถ่วงเพิ่มเติมเพื่อรักษากาแลคซีแต่ละแห่งให้คงรูป ด้วยเหตุนี้ ในมุมมองแบบเดิมก็คือ แคระของทางช้างเผือกเป็นกาแลคซีบริวารซึ่งอยู่ในวงโคจรมานานหลายพันล้านปี จึงสันนิษฐานว่าพวกมันจะต้องอุดมไปด้วยสสารมืดเพื่อที่จะถ่วงดุลแรงบีบฉีกของทางช้างเผือก และรักษาพวกมันให้คงสภาพไว้ได้

     ความจริงที่ว่าไกอาได้เผยให้เห็นว่าแคระเกือบทั้งหมดกำลังโคจรรอบทางช้างเผือกเป็นคร้งแรกก็หมายความว่า พวกมันไม่จำเป็นต้องมีสสารมืดเพิ่มแต่อย่างใดเลย และเราจะต้องประเมินว่าระบบเหล่านี้อยู่ในสมดุลหรืออยู่ในกระบวนการการทำลาย เสียใหม่

     ต้องขอบคุณไกอาซะส่วนใหญ่ ขณะนี้ที่ดูเหมือนว่าความเป็นมาของทางช้างเผือกจะมีเรื่องราวมากมายกว่าที่นักดาราศาสตร์เคยคิดว่าเข้าใจ ด้วยการสืบสวนเงื่อนงำเหล่านี้ เราหวังว่าจะตามล่าอดีตของทางช้างเผือกในบทต่อไปที่น่าสนใจได้ Timo Prusti นักวิทยาศาสตร์โครงการไกอา องค์กรอวกาศยุโรป กล่าว ปฏิบัติการไกอาเป็นโครงการทำแผนที่ทางช้างเผือกด้วยความแม่นยำสูงที่สุดเท่าที่เคยทำมา ซึ่งรวมถึงการตรวจสอบตำแหน่ง, การเคลื่อนที่ และความเร็วของดาวและวัตถุอื่นในแบบสามมิติ,

 

แหล่งข่าว phys.org : Gaia reveals that most Milky Way companion galaxies are newcomers to our corner of space
                sciencealert.com : the Milky Way may have just lost a whole bunch of satellite galaxies