การควบรวมทางช้างเผือกช่วงต้น
กาแลคซีทางช้างเผือกบ้านเกิดของเราเจริญเติบโตจนมีขนาดเท่าในปัจจุบัน ส่วนหนึ่งมาจากการกลืนกินกาแลคซีขนาดเล็กกว่าเข้าไป ขณะนี้ด้วยข้อมูลใหม่จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลได้แสดงหลักฐานที่ชัดเจนว่ามีกาแลคซีแคระแห่งหนึ่งที่เข้ามาควบรวมกับทางช้างเผือกที่ยังอายุน้อย ตั้งแต่ช่วงแรกสุดของวิวัฒนาการ การค้นพบนี้ขยายองค์ความรู้ของเราเกี่ยวกับความเป็นมาของทางช้างเผือก ถอยหลังกลับไปได้อีก 1.8 พันล้านปี
ทางช้างเผือกในทุกวันนี้เป็นกาแลคซีกังหันขนาดใหญ่ที่มีดาวฤกษ์นับแสนล้านดวง อย่างไรก็ตาม กาแลคซีของเราไม่ได้ใหญ่โตอย่างนี้มาตั้งแต่แรก มันเจริญเติบโตขึ้นโดยการก่อตัวดาวฤกษ์ใหม่ๆ จากเมฆก๊าซ เช่นเดียวกับที่รวบรวมดาว, ก๊าซและสสารมืดจากกาแลคซีอื่นๆ ผ่านการควบรวม(mergers)
การควบรวมครั้งใหญ่ที่เพิ่งเกิดขึ้นล่าสุดก็คือกับกาแลคซีแคระคนยิงธนู(Sagittarius dwarf galaxy) ซึ่งเริ่มต้นเมื่อ 6 พันล้านปีก่อนและยังคงดำเนินต่อไปในปัจจุบัน โดยมีกระแสธารดาวคนยิงธนู(Sagittarius stream) กำลังล้อมวนรอบทางช้างเผือกเป็นหลักฐานปฏิสัมพันธ์นี้
เมื่อมองย้อนเวลาไปไกลขึ้น นักวิจัยได้เรียนรู้ว่าทางช้างเผือกได้กลืนกาแลคซีแคระอีกแห่งที่เรียกว่า ไกอาซอสเซจ(Gaia-Sausage-Enceladus) เมื่อ 1 หมื่นล้านปีก่อน การควบรวมเหตุการณ์นี้ส่งผลต่อทางช้างเผือกในยุคต้นอย่างมาก โดยมีอัตราส่วนมวลที่ 1/4 จนถึง 1/5 และช่วยสร้างดิสก์หนา(thick disk) ของทางช้างเผือกผ่านการร้อนขึ้นด้วยความโน้มถ่วงและการเพิ่มอัตราการก่อตัวดาว และพลิกดิสก์ดาวไปมากกว่า 90 องศา
ลำดับเหตุการณ์การควบรวมของกาแลคซีแคระคนยิงธนูที่เริ่มต้นขึ้นเมื่อ 6 พันล้านปีก่อนและยังดำเนินมาถึงปัจจุบัน ภาพปก ภาพจากศิลปินแสดงกาแลคซีแคระโบราณ LKH ที่กำลังควบรวมกับทางช้างเผือกในยุคแบเบาะตั้งแต่เอกภพมีอายุเพียง 2 พันล้านปีเท่านั้น
นอกจากนี้ก็ยังมีการควบรวมขนาดเล็กๆ กว่าเกิดขึ้นระหว่างเหตุการณ์ทั้งสองด้วย แต่ดูเหมือนความเป็นมาของทางช้างเผือกจะไม่ได้หยุดแค่นี้ ทั้งการสำรวจและแบบจำลองเสมือนจริงต่างก็บอกว่ายังมีการควบรวมครั้งใหญ่อีกครั้งก่อนหน้านั้นไปอีก แต่จะยังโต้เถียงอย่างรุนแรงว่าเกิดเมื่อใด แต่ขณะนี้ ฮับเบิลได้พบหลักฐานชัดเจนจากการควบรวมก่อนหน้าซึ่งเกิดขึ้นราว 1.18 หมื่นล้านปีก่อน หรือเพียง 2 พันล้านปีหลังจากบิ๊กแบง
Davide Massari ผู้เขียนนำ จากหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์และวิทยาศาสตร์อวกาศแห่งโบโลญญา อิตาลี กล่าวว่า ทางช้างเผือกบ้านของเรา แต่เราไม่รู้ว่าบ้านของเราสร้างขึ้นได้อย่างไร ในรายงานนี้เราได้พบว่าอิฐกองใหญ่กลุ่มแรกสุดมาจากไหน ก็คือ กาแลคซีแคระแห่งหนึ่งที่เราเรียกขานว่า LKH
จากการสำรวจทางดาราศาสตร์และข้อมูลที่แม่นยำจากยานอย่างปฏิบัติการ
ไกอา(Gaia) ได้ปะติดปะต่อความเป็นมาของทางช้างเผือก แต่เมื่อนักดาราศาสตร์พยายามจะย้อนอดีตไปไกลแค่ไหน ก็ยิ่งยากมากขึ้นที่จะบอกว่าเกิดอะไรขึ้น เมื่อกาแลคซีของเรายังอายุน้อย มันมีขนาดเล็กกว่าและมีขนาดใกล้เคียงกับกาแลคซีที่มันชนมากกว่านี้ และยังมีความปั่นป่วนมากกว่า และเป็นไปได้ที่สัญญาณการควบรวมจะถูกลบเลือนหายไปในเวลาหลายพันล้านปี และก็เป็นอดีตที่ขุ่นมัวนี้เองที่ฮับเบิลเจาะเข้าไปได้
นักวิจัยใช้ฮับเบิลศึกษากระจุกดาวทรงกลม(globular clusters) บางส่วน ซึ่งเป็นกลุ่มก้อนของดาวรวมตัวจนมีรูปร่างทรงกลมหยาบๆ ประกอบด้วยดาวหลายแสนจนถึงไม่กี่ล้านดวง กระจุกทรงกลมมีดาวที่เก่าแก่ที่สุดในกาแลคซี และสามารถทำหน้าที่เป็นแหล่งโบราณคดีอวกาศที่เก็บรักษาดาวจากกาแลคซีอื่นๆ ที่ทางช้างเผือกได้รวบเข้ามาได้
การตรวจสอบจากไกอา ได้แยกแยะดาวที่ดูดกลืนจากกาแลคซีอื่น ซึ่งเรียกว่า ไกอาซอสเซจ(Gaia-Sausage-Enceladus)
ต้องขอบคุณการถ่ายภาพฮับเบิลที่มีความละเอียดและลึกมาก เราจึงสามารถตรวจสอบอายุและองค์ประกอบโลหะของกระจุกเหล่านี้ด้วยความแม่นยำสูงจนไม่น่าเชื่อได้ Chiara Zerbinati ผู้เขียนร่วมการศึกษาจากมหาวิทยาลัยโบโลญญา อิตาลี กล่าว เมื่อผนวกกับการตรวจสอบจากไกอา ก็เป็นไปได้ที่จะแยกแยะประชากรกระจุกทรงกลมที่แตกต่างจากแห่งอื่นๆ ออกไป เหล่านี้เป็นกระจุกที่ก่อตัวขึ้นมาใน LKH และพวกมันก็บอกเราว่ากาแลคซีของพวกมันถูกทางช้างเผือกกลืนไปเมื่อใด และมันเคยมีขนาดใหญ่แค่ไหน
ทีมวิเคราะห์การสำรวจกระจุกทรงกลม 39 แห่งซึ่งมีอายุใกล้เคียงกันจากฮับเบิล มี 17 แห่งที่อยู่วงในสองหมื่นปีแสงของทางช้างเผือก ซึ่งน่าจะเก็บรักษาหลักฐานจากการควบรวมครั้งโบราณได้มากที่สุด พวกเขาคาดว่าตัวอย่างกลุ่มนี้จะมีกระจุกทรงกลมที่ก่อตัวขึ้นภายในทางช้างเผือกอายุน้อย และพวกที่ถูกเก็บจากไกอาซอสเซจเข้ามาด้วย 15 จาก 17 แห่งเคยอยู่ในกลุ่มที่เรียกกันว่าประชากรกลุ่มพลังงานต่ำ(low-energy population)
ด้วยการใช้การสำรวจที่ไวของฮับเบิลเพื่อตรวจสอบอายุและความเป็นโลหะ(metallicity; ปริมาณของธาตุอื่นๆ ที่หนักกว่าฮีเลียม) อย่างแม่นยำ ก็พบประชากรกระจุกทรงกลมกลุ่มที่สามในพื้นที่ส่วนในของทางช้างเผือก ทีมพบว่ากระจุกกลุ่มที่สามเหล่านี้มีอายุเก่าแก่กว่ากลุ่มตัวอย่างจากการควบรวมไกอาซอสเซจ แต่ก็ยังอายุน้อยกว่าพวกที่ก่อตัวในทางช้างเผือก และจากกระจุก 15 แห่งที่เกี่ยวข้องกับประชากรกลุ่มพลังงานต่ำ ก็มี 12 แห่งที่อยู่ในประชากรกระจุกกลุ่มใหม่นี้ด้วย ซึ่งก็รวมตัวกันอยู่ภายในระยะทางสองหมื่นปีแสงจากใจกลาง
กระจุกเหล่านี้จะต้องมาจากการควบรวมต่างหากและอาจจะเก่าแก่กว่า เมื่อทางช้างเผือกกลืนกาแลคซีแคระแห่งหนึ่งที่มีมวลดาวรวมราว 5 ร้อยล้านเท่ามวลดวงอาทิตย์เข้าไป ซึ่งจัดเป็นมวลกลุ่มใหญ่พอสมควรสำหรับทางช้างเผือกที่ยังอายุน้อย พวกเขาเรียกแคระนี้ว่า low-energy-Kraken-Heracles(LKH) เพื่อเป็นเกียรติแก่รายงานการวิจัยก่อนหน้านี้ 3 ชิ้นที่เสนอแนวคิดการควบรวมในยุคแรกๆ ของทางช้างเผือก และการควบรวมขนาดใหญ่ที่เกิดขึ้นตั้งแต่เริ่มต้นอย่างมากในการก่อตัวทางช้างเผือกก็ส่งนัยสำคัญต่อวิวัฒนาการของกาแลคซีของเรา
การตรวจสอบความเป็นโลหะของกระจุกดาวทรงกลมภายในใจกลางกาแลคซีได้แยกแยะประชากรดาวออกได้เป็น 3 กลุ่ม โดยมีกลุ่มปริศนา(สีแดง) ที่มีอายุไม่เก่าแก่เท่ากับกระจุกที่ก่อตัวพร้อมทางช้างเผือก(สีดำ) แต่ก็ยังอายุมากกว่ากระจุกที่น่าจะมาจากไกอาซอสเซจ(สีเขียว)
นักวิจัยประเมินว่า LKH มีมวลดาวราว 5 ร้อยล้านเท่าดวงอาทิตย์ ใกล้เคียงกับช่วงความคลาดเคลื่อนของไกอาซอสเซจ การควบรวมโบราณที่เกิดขึ้นเนื่องจากทางช้างเผือกในยุคต้นๆ มีขนาดเล็กกว่าในปัจจุบันอย่างมาก อัตราส่วนมวลการควบรวมอาจจะมากถึง 0.2 ถึง 0.3 ซึ่งหมายความว่า LKH เพิ่มมวลให้ทางช้างเผือกในวัยตั้งต้นพอสมควรทีเดียว
นักดาราศาสตร์เคยโต้เถียงกันว่าประชากรดาวรุ่นโบราณเหล่านั้นก่อตัวขึ้นเป็นหลักภายในกาแลคซียุคต้น หรือมาผนวกรวมผ่านการควบรวมกันแน่ แค่การตรวจสอบทางเคมีและพลวัตการโคจรเพียงลำพัง ไม่อาจแยกแยะความเป็นไปได้เหล่านี้ออกจากกัน การศึกษาในอดีตบางส่วนอ้างว่าสภาวะแรกสุดในวิวัฒนาการกาแลคซีของเรา กำหนดโดยดาวที่ก่อตัวขึ้นภายในกาแลคซีเท่านั้น Massari กล่าว ตอนนี้ เราได้แสดงว่าจำเป็นต้องเอาดาวที่เกิดในกาแลคซีภายนอกมารวมด้วย
ประชากร LKH เองก็อาจจะมีความเชื่อมโยงกับดาวที่เคยจำแนกว่าเป็น เฮราเคิล ซึ่งเป็นประชากรดาวที่ขาดแคลนโลหะที่กระจุกอยู่ในกาแลคซีส่วนใน นักวิจัยเตือนว่ากาแลคซีต้นสังกัดอื่นๆ อาจจะหายไป โดยเฉพาะกาแลคซีที่ไม่เหลือกระจุกทรงกลมอยู่รอด หรือกระจุกถูกทำลายไปหมดแล้ว
แบบจำลองเสมือนจริงคอมพิวเตอร์เองก็สนับสนุนภาพเหล่านี้ โดยบอกว่าโดยปกติแล้วกาแลคซีที่คล้ายทางช้างเผือกจะเจอกับการควบรวม 1 ถึง 4 ครั้ง และกาแลคซีจำลองจำนวนมากก็สร้างรูปแบบอายุ-ความเป็นโลหะที่คล้ายกับประชากรกระจุกทรงกลม 3 กลุ่มที่จำแนกได้ในการศึกษานี้
ทีมวางแผนจะทำงานวิจัยต่อไปเพื่อเผยให้เห็นความเป็นมาของทางช้างเผือกโดยศึกษากระจุกทรงกลม โดยตั้งเป้าเพื่อแจกแจงคุณลักษณะการควบรวมครั้งใหญ่ทั้งหมดที่กาแลคซีของเราต้องเผชิญตลอดความเป็นมาของมัน
Fernando Aguado-Agelet ผู้เขียนร่วม จากมหาวิทยาลัยวิโกและมหาวิทยาลัย ลา ลากูนา ในสเปน กล่าวว่า ฮับเบิลกำลังสำรวจกระจุกทรงกลมที่ไม่เคยถูกศึกษามาก่อน และนี่จะช่วยเราให้แจกแจงการควบรวมที่ย้อนเวลากลับไปในความเป็นมาของทางช้างเผือกได้
แหล่งข่าว science.nasa.gov : Hubble solves merger mystery from Milky Way’s early years
iflscience.com : the Milky Way merged with another galaxy in the distant past, 1.8 billion years before it collisions with the infamous Sausage galaxy
thebrighterside.news : astronomers discover a lost galaxy buried in the Milky Way’s ancient star clusters
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2026 Blockdit
