โล่ก๊าซของเมฆมาเจลลัน

 

กาแลคซีแคระเมฆมาเจลลันใหญ่และเล็ก(Large and Small Magellanic Clouds)  image credit: eso.org 

      เมื่อเวลาหลายพันล้านปี ที่บริวารที่มีขนาดใหญ่ที่สุดสองแห่งของทางช้างเผือก คือ เมฆมาเจลลันใหญ่และเล็ก ได้เดินทางอย่างรวดเร็วผ่านห้วงอวกาศ โคจรรอบกันและกันในขณะที่ก็ถูกฉีกทึ้งด้วยแรงโน้มถ่วงของทางช้างเผือกด้วย พวกมันได้เริ่มทิ้งเศษซากไว้ตามเส้นทาง แต่นักดาราศาสตร์ก็ต้องประหลาดใจเมื่อพบว่ากาแลคซีแคระทั้งสองยังคงเกาะตัวในสภาพดี โดยมีการก่อตัวดาวอย่างบ้าคลั่ง

      Dhanesh Krishnarao ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่วิทยาลัยโคโลราโด กล่าวว่า ผู้คนมากมายต้องอับจนในการอธิบายว่ากระแสธารวัตถุดิบ(สำหรับการก่อตัวดาว) ไปอยู่ที่นั้นได้อย่างไร ถ้าก๊าซนี้ถูกดึงออกจากกาแลคซีทั้งสอง ตามทฤษฎีแล้ว การสูญเสียก๊าซก็ควรจะทำให้การก่อตัวดาวหยุดลง แล้วทำไมพวกมันจึงยังก่อตัวดาวอยู่ด้วยอัตราสูงได้

     ด้วยความช่วยเหลือจากข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลและดาวเทียมที่ปลดเกษียณแล้ว FUSE(Far Ultraviolet Spectroscopic Explorer) ทีมนักดาราศาสตร์ที่นำโดย Krishnarao ก็หาคำตอบได้ในที่สุด ว่า ระบบมาเจลลันนั้นล้อมรอบด้วยโคโรนา(corona) ซึ่งเป็นโล่ก๊าซมีประจุยิ่งยวดที่ร้อนอุณหภูมิเกิน 1 แสนเคลวิน ป้องกันไว้ ก้อนก๊าซนี้ปกป้องกาแลคซีทั้งสอง ป้องกันไม่ให้แหล่งก๊าซของพวกมันถูกทางช้างเผือกดึงออกไป และจึงช่วยให้พวกมันยังก่อตัวดาวใหม่ๆ ต่อไปได้

     การค้นพบซึ่งเผยแพร่ใน Nature ฉบับวันที่ 28 กันยายน ส่งผลต่อวิวัฒนาการกาแลคซี Andrew Fox ผู้นำทีมร่วมจากสถาบันวิทยาศาสตร์กล้องโทรทรรศน์อวกาศ ในบัลติมอร์ มารีแลนด์ กล่าวว่า กาแลคซีห่อหุ้มตัวพวกมันเองไว้ในรังก๊าซ ซึ่งทำหน้าที่เป็นโล่ป้องกันกาแลคซีแห่งอื่นๆ

     นักดาราศาสตร์ทำนายการมีอยู่ของโล่นี้ตั้งแต่เมื่อหลายปีก่อน Elena D’Onghia ผู้นำทีมร่วมจากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-เมดิสัน อธิบายว่า เราได้พบว่าถ้าเรารวมโคโรนานี้ไว้ในแบบจำลองเสมือนจริงเมฆมาเจลลันทั้งสอง ที่มุ่งหน้าเข้ามาหาทางช้างเผือก เราก็จะสามารถอธิบายมวลของก๊าซที่ถูกดึงออกมาได้เป็นครั้งแรก เราทราบว่าเมฆมาเจลลันใหญ่น่าจะมีขนาดใหญ่มากพอที่จะมีโคโรนา

โครงสร้างต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์เมฆมาเจลลันทั้งสอง และทางช้างเผือก

     แต่แม้ว่าโคโรนาจะแผ่ออกไปกว้างกว่า 1 แสนปีแสงจากเมฆทั้งสอง และครอบคลุมพื้นที่ขนาดมหึมาบนซีกฟ้าใต้ แต่กลับมองไม่เห็น การทำแผนที่ก๊าซต้องใช้เวลาขุดคุ้ยข้อมูลในคลัง 30 ปี เพื่อค้นหาการตรวจสอบที่เหมาะสม นักวิจัยคิดว่าโคโรนาของกาแลคซี เป็นซากของเมฆก๊าซดึกดำบรรพ์ที่ยุบตัวและก่อตัวเป็นกาแลคซีเมื่อหลายพันล้านปีก่อน แม้ว่าจะเคยพบเห็นโคโรนารอบกาแลคซีแคระที่อยู่ห่างไกลกว่า แต่นักดาราศาสตร์ก็ไม่เคยจะตรวจสอบโคโรนาได้ด้วยรายละเอียดเช่นนี้

     มีการทำนายมากมายจากแบบจำลองเสมือนจริงคอมพิวเตอร์ว่าพวกมันน่าจะมีหน้าตาอย่างไร, มันจะมีปฏิสัมพันธ์ตลอดเวลาหลายพันล้านปีอย่างไร แต่จากการสำรวจ เราไม่สามารถทดสอบการทำนายเกือบทั้งหมดได้เลยเนื่องจากโดยปกติแล้ว กาแลคซีแคระก็ตรวจจับได้ยากมากอยู่แล้ว Krishnarao กล่าว แต่เนื่องจากเมฆมาเจลลันทั้งสอง อยู่ใกล้แค่เอื้อม จึงเป็นโอกาสอันล้ำค่าที่จะศึกษาว่ากาแลคซีแคระมีปฏิสัมพันธ์และพัฒนาไปอย่างไร

     ในการสำรวจหาหลักฐานของโคโรนารอบเมฆมาเจลลันโดยตรง ทีมได้กลั่นกรองคลังการสำรวจเควซาร์ที่อยู่ห่างไปหลายพันล้านปีแสงในช่วงอุลตราไวโอเลตจากกล้องฮับเบิลและ FUSE เควซาร์(quasar) เป็นแกนกลางที่สว่างอย่างรุนแรงของกาแลคซี ที่มีหลุมดำขนาดใหญ่ที่เปี่ยมด้วยกิจกรรมอยู่ ทีมให้เหตุผลว่าแม้ว่าโคโรนาจะมืดเกินกว่าจะมองเห็นได้โดยตรง แต่ก็น่าจะเห็นได้เหมือนเป็นกลุ่มหมอกที่ปิดกั้นและดูดกลืนแสงสว่างจากเควซาร์ที่พื้นหลังในรูปแบบที่จำเพาะ

     ในอดีต ใช้การสำรวจเควซาร์ของฮับเบิลเพื่อทำแผนที่โคโรนาที่ล้อมรอบกาแลคซีอันโดรเมดา(Andromeda galaxy) ด้วยการวิเคราะห์รูปแบบในแสงยูวีจากเควซาร์ 28 แห่ง ทีมก็สามารถตรวจจับและแยกแยะคุณลักษณะของวัสดุสารที่ล้อมรอบเมฆมาเจลลันใหญ่ และยืนยันได้ว่าโคโรนามีอยู่จริง และตามที่ทำนายไว้ สเปคตรัมของเควซาร์ก็มีร่องรอยเอกลักษณ์ของคาร์บอน, ออกซิเจน และซิลิกอน ซึ่งเป็นองค์ประกอบในกลดพลาสมาร้อนที่ล้อมรอบเมฆมาเจลลันใหญ่

การตรวจสอบสเปคตรัมแสงอุลตราไวโอเลตจากเควซาร์ช่วยตรวจจับและสร้างแผนที่โคโรนามาเจลลัน(Magellanic Corona) กลุ่มก๊าซร้อนมีประจุที่เบาบางมากล้อมรอบเมฆมาเจลลันใหญ่และเล็ก(Large and Small Magellanic Clouds) โครงสร้างโคโรนา(สีม่วง) ที่พาดยาวกว่าหนึ่งแสนปีแสงจากเมฆมาเจลลันทั้งสอง ปะปนอยู่กับโคโรนาที่ล้อมรอบทางช้างเผือก   

      ความสามารถในการตรวจจับโคโรนาต้องการสเปคตรัมอุลตราไวโอเลตที่มีรายละเอียดสูงมาก ความละเอียดของฮับเบิลและ FUSE จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งยวดต่อการศึกษานี้ Krishnarao อธิบาย ก๊าซในโคโรนานั้นเบาบางมากๆ นอกจากนี้ ยังผสมรวมกับก๊าซอื่นๆ ซึ่งรวมถึงกระแสก๊าซที่ถูกดึงออกจากเมฆมาเจลลันทั้งสอง และวัสดุสารที่มีกำเนิดจากทางช้างเผือกเอง

      จากการทำแผนที่ ทีมยังพบว่าปริมาณก๊าซลดลงตามระยะทางจากใจกลางเมฆมาเจลลันใหญ่ นี่เป็นสัญญาณร่องรอยที่ดีเยี่ยมว่า โคโรนานี้มีอยู่ที่นั้นจริง Krishnarao กล่าว มันกำลังห่อหุ้มรอบกาแลคซี ปกป้องมันไว้

     แล้วเมฆก๊าซที่เบาบางอย่างนั้นปกป้องกาแลคซีจากการทำลายได้อย่างไร? สิ่งใดๆ ที่พยายามจะผ่านเข้าไปที่กาแลคซี จำต้องผ่านวัสดุสารนี้ก่อน ดังนั้นมันจึงดูดซับผลกระทบบางส่วนไว้ก่อน Krishnarao อธิบาย นอกจากนี้ โคโรนาเป็นวัสดุสารที่จะถูกกัดกร่อนก่อน ในขณะที่อาจจะดึงโคโรนาออกไปได้ แต่คุณก็ยังปกป้องก๊าซที่มีภายในกาแลคซีและสร้างดาวใหม่ๆ ได้

แหล่งข่าว hubblesite.org : Hubble detects protective shield defending a pair of dwarf galaxies
                space.com : Hubble space telescope spots protective shield against greedy Milky Way