กระแสก๊าซในกาแลคซีกังหันมีคานกลาง
กาแลคซี NGC 1300 ตามที่แสดงในภาพจากกล้องฮับเบิล และ ESO 320-G030 ต่างก็เป็นกาแลคซีกังหันที่มีคานกลางเด่นชัด
บางครั้งก๊าซจำนวนมากก็ถูกดูดเข้าสู่พื้นที่นิวเคลียร์ของกาแลคซีโดยมีผลกระทบตามมา ก๊าซนี้หน่วงนำให้เกิดกิจกรรมการก่อตัวดาวอย่างคึกคักและยังอาจจะเป็นอาหารให้กับหลุมดำมวลมหาศาล ซึ่งจะเปลี่ยนมันให้กลายเป็นนิวเคลียสกาแลคซีกัมมันต์(active galactic nucleus; AGN) แท้ที่จริงแล้ว คิดกันว่าหลุมดำมวลมหาศาลใน AGN จะได้มวลเกือบทั้งหมดเพิ่มจากเหตุการณ์การสะสมมวลสาร(accretion) เหล่านี้ ซึ่งสุดท้าย แรงดันจากซุปเปอร์โนวา, คลื่นกระแทก และ/หรือ กิจกรรมของ AGN ก็จะจำกัดการไหลเข้านั้นในที่สุด
คิดกันว่าการควบรวมกาแลคซีก็เป็นกลไกหนึ่งที่สามารถหน่วงนำให้เกิดก๊าซไหลเข้ามาโดยรบกวนตัวกลาง(medium) กรณีที่รุนแรงน้อยกว่าอาจจะเป็นผลจากการไหลของก๊าซที่เหนี่ยวนำโดยผลรวมจากการหมุนรอบตัวของกาแลคซีกับความไร้เสถียรภาพด้านแรงโน้มถ่วงทีเกิดขึ้นโดยคานกลางของกาแลคซี(galactic bars) ซึ่งเป็นโครงสร้างยาวในใจกลางที่ประกอบด้วยดาว ซึ่งพบได้ในกาแลคซีกังหันหลายแห่งรวมถึงทางช้างเผือกด้วย
เกิดอะไรขึ้นกับก๊าซที่ตกเข้ามาเมื่อมันเข้าสู่พื้นที่นิวเคลียส ก็ยังเป็นเรื่องที่ไม่ค่อยเข้าใจนักเนื่องจากมีการปิดกั้นอย่างหนักหน่วงรอบๆ นิวเคลียสกาแลคซี ทำให้การสำรวจในช่วงตาเห็นเป็นสิ่งที่ท้าทาย นักดาราศาสตร์จึงต้องพึ่งพาข้อมูลจากการสำรวจช่วงอินฟราเรดไกลและเสี้ยวมิลลิเมตร ซึ่งสามารถเจาะทะลุฝุ่น แม้ว่าการถ่ายภาพในช่วงความยาวคลื่นที่ยาวกว่า มักจะมีความละเอียดที่สูงไม่พอกับที่ต้องการ การสำรวจสเปคตรัมในช่วงอินฟราเรดเป็นหนึ่งในหนทางเพื่อเอาชนะความยากทั้งสองอย่าง เนื่องจากการแผ่รังสีนี้ไม่เพียงแต่ทะลุฝุ่นได้ ความแรงและรูปร่างของเส้นสเปคตรัมก็สามารถทำจำลองในระดับมิติที่เล็กลงมาได้ นอกเหนือจากบอกอุณหภูมิ, ความหนาแน่น และคุณลักษณะอื่นๆ ของพื้นที่ที่เปล่งคลื่น
Eduardo Gonzalez-Alfonso, Matt Ashby และ Howard Smith นักดาราศาสตร์จากศูนย์ฮาร์วาร์ดสมิธโซเนียนเพื่อดาราศาสตร์ฟิสิกส์ นำทีมที่ทำแบบจำลอง
สเปคตรัมอินฟราเรดของไอน้ำจากพื้นที่นิวเคลียสของกาแลคซีที่สว่างเจิดจ้ามาก ESO320-G030 ซึ่งอยู่ห่างออกไป 160 ล้านปีแสง มันเป็นกาแลคซีที่เปล่งพลังงานมากกว่าทางช้างเผือกถึงหนึ่งร้อยเท่า ข้อมูลที่เก็บได้จากหอสังเกตการณ์อวกาศ
เฮอร์เชล และ ALMA กาแลคซีแห่งนี้ไม่แสดงสัญญาณว่าอยู่ในกระบวนการการควบรวม หรือแสดงสัญญาณกิจกรรม AGN ใดๆ เลย แต่มันก็แสดงโครงสร้างคานกลางที่ชัดเจนและซับซ้อน และมีก๊าซที่ไหลเข้ามาซึ่งเคยพบมาก่อนผ่านการตรวจสอบสเปคตรัมอินฟราเรด
ในรายงานที่เผยแพร่ใน Astronomy & Astrophysics ทีมใช้ความหลากหลายของเส้นสเปคตรัมที่เกิดจากโมเลกุลน้ำ ภายใต้สภาวะที่แตกต่างกันเพื่อตรวจสอบอัตราการไหลเข้าของก๊าซ นักดาราศาสตร์สำรวจและทำแบบจำลองรายละเอียดสเปคตรัมไอน้ำ 20 แห่งซึ่งมากพอที่จะสร้างเส้นทะแยงมุมเพื่อจำลองความซับซ้อนของพื้นที่ที่เปล่งคลื่น ผลที่ได้ต้องใช้องค์ประกอบในแบบจำลองนิวเคลียส 3 อย่างคือ มีเปลือกที่อุ่น(ประมาณ 50 เคลวิน) แห่งหนึ่งซึ่งมีรัศมีประมาณ 450 แสง ภายในมีองค์ประกอบที่สอง ซึ่งเป็นดิสก์ในนิวเคลียสที่มีรัศมีประมาณ 130 ปีแสง และสุดท้ายก็เป็นแกนกลางขนาดกะทัดรัดที่อุ่นขึ้นไปอีก(100 เคลวิน) ซึ่งมีรัศมีประมาณ 40 ปีแสง องค์ประกอบทั้งสามเหล่านี้ลำพังก็เปล่งกำลังสว่างเกือบ 70% และก่อตัวดาวอย่างคึกคักด้วยอัตรา 18 เท่าดวงอาทิตย์ต่อปี(ทางช้างเผือกมีอัตราเฉลี่ยที่ 1 ดวงอาทิตย์ต่อปี)
ก๊าซมีอัตราการไหลเข้าสู่พื้นที่นี้ใกล้เคียงกับอัตราที่สร้างดาว คือประมาณ 18 เท่ามวลดวงอาทิตย์ต่อปี ซึ่งน่าจะเกิดเพียงช่วงสั้นราว 20 ล้านปีเท่านั้นหลังจากที่การก่อตัวดาวก็จะช้าลงด้วยเช่นกัน นอกจากนี้ นักดาราศาสตร์ยังได้ใช้ผลสรุปที่สอดคล้องกับแบบจำลองมากที่สุดเพื่อจำลองโมเลกุลอื่นๆ อีก 17 ชนิด(นอกเหนือจากไอน้ำ) ที่พบในสเปคตรัมอินฟราเรดไกล ซึ่งรวมถึง โมเลกุลที่แตกตัวเป็นไอออน(ionized molecule) และโมเลกุลที่มีคาร์บอนและไนโตรเจนอยู่ ผลสรุปโดยรวมแล้ว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ปริมาณของโมเลกุลไอออนไนซ์ซึ่งมีสูงมากๆ ได้บอกถึงการมีอยู่ของรังสีคอสมิคที่แตกตัวเป็นไอออน และเปิดช่องสู่เคมีของพื้นที่นิวเคลียสที่ซับซ้อนได้
และเนื่องจาก ESO 320-G030 เป็นกาแลคซีกังหันมีคาน(barred spiral) ซึ่งผู้เขียนคิดว่ามันอาจเป็นกุญแจสู่การเข้าใจกาแลคซีประเภทนี้ ตามที่ชื่อบอกไว้ กังหันมีคานดูจะมีคานกลางชัดเจน แผ่จากแต่ละด้านของส่วนป่องใจกลางกาแลคซี(central bulge) โดยมีแขนกังหันเริ่มต้นที่ปลายแต่ละด้าน โดยรวมแล้ว มีกังหันราวสองในสามที่เป็นแบบมีคาน และสัดส่วนก็เพิ่มขึ้นเรื่อยๆ งานวิจัยนี้จึงน่าจะสร้างความเข้าใจบทบาทที่คานกลางมีต่อวิวัฒนาการกาแลคซีอย่างมาก โดยยังไม่รวมความจริงที่ว่าทางช้างเผือกของเราเองก็มีคานกลางด้วย
ผู้เขียนระบุไว้ว่านิวเคลียสกาแลคซีที่มี “คานในนิวเคลียสอย่างชัดเจน” น่าจะปรากฏเพียงเวลาสั้นๆ(เมื่อเทียบกับมาตรฐานอายุกาแลคซี) เมื่อพวกมันพัฒนาตัว และโดยการเจริญอย่างรวดเร็วของหลุมดำในกาแลคซี
แหล่งข่าว phys.org : a barred galaxy’s massive molecular inflow
iflscience.com : spectacularly bright galaxy reveals how inflowing gas leads to rapid star formation
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
