ฟอสซิลแขนกังหันของทางช้างเผือก

 

การเคลื่อนที่ภายในทางช้างเผือกโดยไกอา พื้นที่ที่มีการเคลื่อนที่เร็วจะเป็นสีดำ/ม่วง และพื้นที่ที่มีการเคลื่อนที่ค่อนข้างช้าจะเป็นสีเหลือง มีโครงสร้างเส้นใยในดิสก์ขนาดใหญ่จำนวนหนึ่งปรากฏอยู่ใกล้กับระนาบกลางของทางช้างเผือก เมฆมาเจลลันและสะพานดาวที่เชื่อมเมฆทั้งสองอยู่ทางซ้าย ในขณะที่กาแลคซีแคระคนยิงธนู(Sagittarius dwarf) จะเห็นอยู่ทางขวาสุด

    จากมุมมองบนโลกซึ่งอยู่ในแขนกังหันข้างหนึ่งของทางช้างเผือก กลับยากที่จะตรวจสอบโครงสร้างของกาแลคซีบ้านของเรา นั้นเป็นเพราะการตรวจสอบระยะทางสู่บางสิ่งในอวกาศที่คุณไม่ทราบความสว่างที่แท้จริงของมัน เป็นเรื่องที่ยากมากๆ และก็มีวัตถุจำนวนมากในทางช้างเผือกซึ่งเราไม่ทราบความสว่างของพวกมัน นี่หมายความว่า บางครั้งเราก็พลาดโครงสร้างขนาดใหญ่ที่อยู่ใต้จมูกไป

     โครงสร้างขนาดใหญ่ชุดใหม่ที่เพิ่งเผยตัวตนออกมาที่พื้นที่ส่วนนอกของดิสก์ทางช้างเผือก เป็นเส้นใยเกลียวขนาดใหญ่ที่มีขอบเขตไม่ชัดเจน นักดาราศาสตร์จะทำการสำรวจติดตามผลเพื่อพยายามไขปริศนานี้ การค้นพบนี้เกิดขึ้นได้ต้องขอบคุณหอสังเกตการณ์ไกอา(Gaia) ขององค์กรอวกาศยุโรป(ESA) ซึ่งเป็นโครงการเพื่อทำแผนที่ทางช้างเผือกในแบบสามมิติด้วยความแม่นยำสูงที่สุดเท่าที่เคยมีมา ช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้จำแนกรูปแบบเมื่อการเคลื่อนที่ของดาวที่คล้ายๆ กันให้เผยให้เห็นกำเนิดหรือประวัติความเป็นมา

     ไกอาจะศึกษาดาวในทางช้างเผือกตลอดช่วงเวลายาวนานอย่างระมัดระวัง เพื่อเฝ้าดูว่าตำแหน่งของดาวเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อเทียบกับดาวที่อยู่ห่างไกลกว่า นี่จะให้ค่าพารัลแลกซ์(parallax) ซึ่งสามารถใช้เพื่อคำนวณระยะทางถึงดาวนั้นๆ ได้ ในขณะที่บนโลกก็ทำสิ่งเดียวกันได้ แต่ผลกระทบจากสภาพชั้นบรรยากาศก็อาจรบกวนการตรวจสอบ จากตำแหน่งในอวกาศ ไกอาจึงมีข้อได้เปรียบ ตั้งแต่ที่ออกสู่อวกาศในปี 2013 ข้อมูลจากไกอาได้เผยให้เห็นโครงสร้างและกลุ่มของดาวจำนวนหนึ่ง ซึ่งเราไม่เคยรู้จักเลย

      ไกอาได้เผยให้เห็นการเคลื่อนที่ของดาวนับล้านดวงด้วยรายละเอียดที่สูง ช่วยให้นักดาราศาสตร์ได้จำแนกรูปแบบ โดยดาวที่มีการเคลื่อนที่คล้ายกัน ได้เผยให้เห็นกำเนิดหรือความเป็นมาที่มีร่วมกัน นี่เป็นรากฐานของวิทยาศาสตร์โบราณคดีกาแลคซี(galactic archeology) ซึ่งจำแนกกาแลคซีขนาดเล็กที่ถูกกลืนเข้าสู่ทางช้างเผือก ผ่านร่องรอยแม้ว่าจะมองไม่เห็นตัวตนของพวกมันแล้วก็ตาม

ก่อนหน้านี้ ไกอาได้เผยว่า ขอบดิสก์ทางช้างเผือกมีลักษณะที่บิดขึ้นและลงทีแต่ละข้างของดิสก์ ทำให้ดูคล้ายตัว s ตะแคงข้าง การเรียงตัวที่ไม่ปกติน่าจะเกิดจากการผ่านเข้าใกล้จากกาแลคซีแห่งอื่นเมื่อนานมาแล้ว 

     Chervin Laporte จากมหาวิทยาลัยบาร์เซโลนาในสเปน ในข้อมูลจากการเผยแพร่ครั้งล่าสุด ที่ทำเมื่อเดือนธันวาคมปีที่แล้ว โดยมีการปรับปรุงพารัลแลกซ์ให้แม่นยำมากขึ้น ได้ใช้การสำรวจของไกอาเพื่อศึกษาส่วนหนึ่งของกาแลคซีที่มักถูกละเลย ซึ่งอยู่ตรงกันข้ามกับใจกลางกาแลคซีเมื่อมองจากโลก(จึงเรียกว่า galactic anticenter) ใน Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters Laporte และผู้เขียนร่วมคนอื่นได้อธิบายโครงสร้างที่สำรวจว่าเป็นส่วนหนึ่งของทางช้างเผือกมาตั้งแต่ต้น แต่ถูกรบกวนอย่างหนักโดยอิทธิพลภายนอกจนยากที่จะจำแนก พื้นที่ที่ศึกษานี้มีศูนย์กลางอยู่ในกลุ่มดาวสารถี(Auriga) ซึ่งทีมได้พบเส้นใยจำนวนมากที่ไม่เคยถูกรายงานมาก่อน และโครงสร้างบางส่วนที่เคยพบมาก่อนแล้วก็เห็นได้ชัดเจนมากขึ้น

     แม้จำแนกโครงสร้างจำนวนมากมายได้ Laporte และทีมไม่คิดว่าจะเกิดขึ้นจากสาเหตุคล้ายๆ กัน บางส่วนน่าจะเป็นร่องรอยที่เหลือจากแขนกังหันโบราณที่ถูกแรงภายนอกรบกวน จากแบบจำลองเสมือนจริง ปฏิสัมพันธ์ระหว่างทางช้างเผือกกับกาแลคซีบริวารของมัน น่าจะสร้างโครงสร้างลักษณะนี้ได้ ทางช้างเผือกเองก็ห้อมล้อมด้วยฝูงบริวารในวงโคจรรอบๆ แต่ปัญหาก็คือ จำนวนเส้นใยที่ Laporte และทีมได้พบนั้นมีมากกว่าที่แบบจำลองได้ทำนายไว้ ซึ่งหมายความว่าเรายังต้องการคำอธิบายอื่นเพิ่มเติม ซึ่งโครงสร้างบางส่วนอาจเป็นซากคลื่นที่เกิดจากแรงภายในกาแลคซีเอง

     ขณะนี้ทีมขอเวลาสำรวจจากกล้องโทรทรรศน์เพื่อตรวจสอบโครงสร้างแต่ละแห่งในรายละเอียด เพื่อแยกแยะระหว่างสาเหตุทั้งสอง โดยปกติพื้นที่นี้ในทางช้างเผือกถูกสำรวจน้อยมากเนื่องจากมีฝุ่นขวาง ซึ่งจะปิดกั้นระนาบกลางกาแลคซีไปเกือบทั้งหมด Laporte กล่าวในแถลงการณ์

     แม้แต่ก่อนไกอา การค้นพบกาแลคซีแคระคนยิงธนู(Sagittarius dwarf galaxy) ก็เผยให้นักดาราศาสตร์ได้เห็นว่าทางช้างเผือกไม่ได้เป็นสถานที่สงบอย่างที่เราเคยจินตนาการไว้ แม้ว่ามันจะมีมวลเพียงหนึ่งในสามพันส่วนของทางช้างเผือก แต่แคระคนยิงธนูก็มีแรงโน้มถ่วงกระจุกตัวมากพอที่จะรบกวนดาวในพื้นที่ใกล้กับขอบส่วนนอกของทางช้างเผือก Laporte เคยทำแบบจำลองหนทางที่กาแลคซีอย่างแคระคนยิงธนู จะสร้างรอยยับย่นบนดิสก์กาแลคซี ด้วยการเคลื่อนที่ในสนามกาแลคซีของมัน

การผ่านเข้าใกล้ของกาแลคซีแคระคนยิงธนู ได้ทิ้งร่องรอยเป็นกระแสธารดาวที่ถูกฉีกออกจากแคระคนยิงธนู และการผ่านเข้ามาใกล้ของมันยังจุดประกายการก่อตัวดาวในทางช้างเผือกเป็นช่วงๆ

      นับแต่นั้นก็มีการค้นพบกาแลคซีขนาดเล็กอื่นๆ อีกจำนวนมากมาย ซึ่งเดิมเคยคิดว่าโคจรรอบทางช้างเผือกแต่ก็เพิ่งพบว่าเป็นผู้มาใหม่ บางส่วนก็อยู่ใกล้และหนาแน่นมากพอที่จะส่งอิทธิพลออกมาได้ หนึ่งในโครงสร้างที่ถูกจำแนกก่อนงานวิจัยใหม่นี้ก็คือสิ่งที่เรียกว่า anticenter stream ดาวของมันเกือบทั้งหมดมีอายุราว 8 พันล้านปี ทำให้กระแสธารนี้น่าจะเป็นฟอสซิล ไม่ได้มาจากกาแลคซีภายนอกแต่เป็นหนึ่งในรายละเอียดที่มีในทางช้างเผือกมานานแล้ว

     Laporte เป็นผู้เขียนร่วมการศึกษางานหนึ่งเมื่อเร็วๆ นี้ที่พบหลักฐานรายละเอียดกังหันอันหนึ่งที่บ่งชี้ถึงการรบกวนในดิสก์กาแลคซี จากการผ่านเข้าใกล้กับกาแลคซีแคระที่ไม่ทราบที่มา เมื่อไม่กี่ร้อยล้านปีก่อน แน่นอนว่าเราต้องตื่นเต้นมากๆ ที่ข้อมูลการเคลื่อนที่ของไกอาช่วยเราให้ค้นพบโครงสร้างเส้นใยเหล่านี้ได้ Laporte กล่าว ขณะนี้ ความท้าทายที่ยังเหลืออยู่ก็คือระบุให้ได้ว่าสิ่งเหล่านี้คืออะไรกันแน่, มีความเป็นมาอย่างไร, เพราะเหตุใดจึงมีจำนวนมากนัก และพวกมันจะบอกอะไรเราเกี่ยวกับทางช้างเผือกทั้งการก่อตัวและวิวัฒนาการได้บ้าง

แหล่งข่าว iflscience.com : fossil spiral arms found in the outskirts of the Milky Way
               sciencealert.com : colossal “fossil” structures have been detected lurking on the outskirts of our galaxy