ฮาโลทางช้างเผือกรูปลูกรักบี้

 

     ถ้าก้าวออกไปนอกทางช้างเผือกได้ คุณอาจจะสังเกตเห็นดิสก์ดาวสว่างที่เราเรียกว่าบ้านนั้น มีรูปร่างบิดงอประหลาด ขณะนี้ ดูเหมือนกาแลคซีของเราส่วนที่เหลือก็ยังเบี้ยวไปเล็กน้อยด้วย

      แผนที่ดาวฉบับใหม่จากเหนือและใต้ระนาบกาแลคซีได้แสดงว่า ฮาโลกาแลคซี(galactic halo) ซึ่งเป็นทรงกลมก๊าซ, สสารมืด และดาวที่ล้อมรอบกาแลคซีกังหัน ก็มีความประหลาดนี้ แทนที่จะเป็นทรงกลมที่กลมสมบูรณ์ แต่ฮาโลทางช้างเผือกกลับมีลักษณะรีและเบี้ยว โดยแกนทั้งสามมีความยาวที่แตกต่างกันทั้งหมด

      เป็นเวลาหลายทศวรรษที่ข้อสันนิษฐานทั่วไปมีอยู่ว่า ฮาโลดาวนั้นมีลักษณะกลมและเหมือนกันในทุกทิศทาง(isotropic) Charlie Conroy นักดาราศาสตร์จากศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ กล่าว ขณะนี้เราทราบว่าภาพกาแลคซีของเราที่ฝังตัวในทรงกลมดาวขนาดใหญ่ที่เห็นบ่อยๆ ในหนังสือมันผิด

     การตรวจสอบรูปร่างของทางช้างเผือกเป็นเรื่องที่ยากที่จะทำ ลองจินตนาการว่าพยายามจะบอกรูปร่างของทะเลสาบขนาดใหญ่ในขณะที่คุณลอยตุ๊ปป่องอยู่ในกลางทะเลสาบ เพิ่งจะไม่กี่ปีนี้เองจากการส่งดาวเทียมไกอา(Gaia) ขององค์กรอวกาศยุโรปในปี 2013 ที่เรามีความเข้าใจรูปร่างทางช้างเผือกในแบบสามมิติ

     ไกอาอยู่ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ร่วมไปกับโลก การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของดาวเทียมในระบบสุริยะช่วยให้มันได้ตรวจสอบค่าพารัลแลกซ์(parallax) ของวัตถุในทางช้างเผือก ซึ่งการตรวจสอบค่าดังกล่าวที่เที่ยงตรงที่สุดเท่าที่เคยทำมาก็เพื่อคำนวณตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดาวที่ห่างไกลออกไปนับพันดวง ต้องขอบคุณข้อมูลนี้ ขณะนี้เราทราบว่าดิสก์ทางช้างเผือกนั้นบิดตัว

anatomy of the Milky Way

      เรายังทราบว่าทางช้างเผือกนั้นเกิดกิจกรรมการกลืนกินกาแลคซีขนาดเล็กกว่าอยู่บ่อยครั้ง หนึ่งในนั้นดูจะเป็นการชนกับกาแลคซีแห่งหนึ่งที่เราเรียกว่า ไกอาเอนเซลาดัสซอสเซจ(Gaia Enceladus Sausage; GSE) เมื่อราว 7 ถึง 10 พันล้านปีก่อน นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการชนนี้สร้างฮาโลดาวของทางช้างเผือกขึ้นมา เมื่อ GSE ถูกกลืนออกเป็นชิ้นเมื่อเข้าใกล้ทางช้างเผือก ประชากรดาวของมันก็กระจัดกระจายไปทั่วฮาโลทางช้างเผือก

      ทีมนักวิทยาศาสตร์ที่นำโดย Jiwon “Jesse” Han จาก CfA ได้เริ่มต้นศึกษาเพื่อให้เข้าใจฮาโลทางช้างเผือกให้ดีขึ้น และทราบถึงบทบาทของ GSE ที่มีต่อฮาโล ฮาโลดาวเป็นตัวใช้ตามรอยฮาโลกาแลคซีได้ดี Han กล่าว เพื่อที่จะเรียนรู้ให้ได้มากขึ้นเกี่ยวกับฮาโลกาแลคซีโดยรวม และโดยเฉพาะอย่างยิ่ง ฮาโลทางช้างเผือกและความเป็นมาของมัน ฮาโลดาวจึงเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีเยี่ยม

     โชคร้ายที่ ข้อมูลปริมาณสารเคมีบนดาวในฮาโลจากปฏิบัติการไกอา เมื่อเลยระยะทางค่าหนึ่งออกไปจะเชื่อถือไม่ได้ ประชากรดาวสามารถเชื่อมโยงกันได้ด้วยปริมาณสารเคมี ทำให้เป็นข้อมูลที่สำคัญที่ใช้ในการทำแผนที่ความสัมพันธ์ระหว่างดาวในฮาโลเอง ดังนั้น นักวิจัยจึงเพิ่มข้อมูลจากการสำรวจงานหนึ่งที่เรียกว่า H3(Hectochelle in the Halo at High Resolution) ซึ่งเป็นการสำรวจที่รวบรวมคุณลักษณะต่างๆ รวมถึงปริมาณสารเคมีของดาวนับพันในฮาโลดาวทางช้างเผือกไว้ด้วย

     ด้วยข้อมูลนี้ นักวิจัยจึงทราบความหนาแน่นของประชากรดาวในฮาโลทางช้างเผือก พวกเขาพบว่าแบบจำลองที่สอดคล้องกับข้อมูลประชากรดาวในฮาโลทางช้างเผือกมากที่สุดก็คือ ฮาโลรูปลูกรักบี้หรืออเมริกันฟุตบอล(ซึ่งในทางเทคนิคเรียกว่า triaxial ellipsoid) โดยเอียง 25 องศาเมื่อเทียบกับระนาบกาแลคซี

รูปร่างฮาโลดาวของทางช้างเผือก เป็นเหมือนรูปลูกรักบี้ที่ถูกเตะออกมา(Triaxial Ellipsoid)  

     ข้อสรุปนี้สอดคล้องกับการศึกษาก่อนหน้านี้ซึ่งพบว่าดาวในฮาโลทางช้างเผือกปรากฏในแกนทั้งสามระนาบของทรงรี และยังสอดคล้องกับทฤษฎีที่ว่า GSE มีบทบาทในการสร้างฮาโลทางช้างเผือกด้วย รูปร่างฮาโลที่เบี้ยวเอียงไปบอกว่ากาแลคซีทั้งสองแห่งชนกันด้วยมุมค่าหนึ่ง

      นักวิจัยยังพบการกระจุกดาวในสองระยะทางสำคัญจากใจกลางกาแลคซีด้วย การกระจุกเหล่านั้นก่อตัวขึ้นเมื่อ GSE โคจรสองรอบรอบทางช้างเผือก ในระหว่างวงโคจรเหล่านั้น กาแลคซีน่าจะมีความเร็วลดลงในตำแหน่งที่เรียกว่า apocenters(ตำแหน่งระยะทางที่ห่างไกลที่สุดในวงโคจรกาแลคซีแคระรอบทางช้างเผือก) จนถึงจุดที่หยุดนิ่งและทิ้งดาวไว้จำนวนมาก และทำให้จุดดังกล่าวกลายเป็นบ้านใหม่ของพวกมัน

      อย่างไรก็ตาม นั้นก็เมื่อนานมากมาแล้ว นานมากพอที่รูปร่างประหลาดน่าจะกลับคืนตัวสู่ทรงกลมได้ การเอียงที่รุนแรงจึงบอกว่าฮาโลสสารมืดที่ห่อหุ้มทางช้างเผือกอยู่ ก็น่าจะเอียงมากด้วยเช่นกัน Conroy กล่าวว่า ฮาโลสสารมืดที่เอียงเบี้ยวก็น่าจะช่วยงอกเงยความสามารถในการตรวจจับอนุภาคสสารมืดในห้องทดลองบนโลกได้มาก นี่เป็นเรื่องที่น่าสนใจสำหรับนักวิทยาศาสตร์ที่สำรวจหาสสารมืด ถ้าฮาโลสสารมืดเอียงเบี้ยวไปจริง ก็อาจจะมีพื้นที่ที่มีสสารปริศนานี้กระจุกอยู่มากกว่า การค้นหาพื้นที่เหล่านั้นน่าจะช่วยให้นักดาราศาสตร์มีโอกาสในการตรวจจับปฏิสัมพันธ์กับสสารมืด นี่น่าจะน่าสนใจเป็นอย่างยิ่งเมื่อโลกเคลื่อนผ่านพื้นที่เหล่านี้ในอนาคต งานวิจัยนี้เผยแพร่ใน Astronomical Journal

 

แหล่งข่าว sciencealert.com - the Milky Way’s halo of stars isn’t the neat sphere astronomers expected to be
                 phys.org – the tilt in our stars: the shape of the Milky Way’s halo of stars is realized