การศึกษาขนาดยักษ์ยืนยันว่าทางช้างเผือกเป็นกาแล็กซีที่ไม่ธรรมดาจริงๆ

นักดาราศาสตร์มักใช้ทางช้างเผือกเป็นมาตรฐานในการศึกษาว่ากาแลคซีก่อตัวและวิวัฒนาการอย่างไร เนื่องจากเราอยู่ข้างใน นักดาราศาสตร์จึงสามารถศึกษารายละเอียดด้วยกล้องโทรทรรศน์ขั้นสูงได้

เมื่อตรวจสอบมันในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ นักดาราศาสตร์และนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์สามารถเข้าใจจำนวนดาวฤกษ์ พลศาสตร์ของก๊าซ และคุณลักษณะอื่นๆ ของมันได้ละเอียดกว่ากาแลคซีไกลโพ้นมาก

อย่างไรก็ตาม งานวิจัยใหม่ที่ตรวจสอบญาติของทางช้างเผือก 101 แสดงให้เห็นว่ามันแตกต่างจากพวกมันอย่างไร

วิธีหนึ่งที่มีประสิทธิภาพในการทำความเข้าใจสิ่งต่างๆ คือการเปรียบเทียบและเปรียบเทียบสิ่งเหล่านั้นกับคนอื่นๆ ในชั้นเรียน ซึ่งเป็นเทคนิคที่เราเรียนรู้ในโรงเรียน การสำรวจเป็นเครื่องมือที่มีประสิทธิภาพในการเปรียบเทียบและเปรียบเทียบสิ่งต่าง ๆ และการสำรวจทางดาราศาสตร์ได้ให้ข้อมูลพื้นฐานจำนวนมหาศาลต่อความพยายามนี้

ที่การสำรวจท้องฟ้าดิจิทัลของสโลน(SDSS) ที่การสำรวจท้องฟ้าทั้งหมดสองไมครอน(2MASS) และภารกิจ Gaia ของ ESAล้วนเป็นตัวอย่างที่โดดเด่นทั้งสิ้น

ที่ดาวเทียมรอบอะนาล็อกทางช้างเผือก(SAGA) การสำรวจเป็นอีกแบบหนึ่ง และมีการเปิดเผยข้อมูลครั้งที่สามในการศึกษาใหม่สามฉบับ

การศึกษาทั้งหมดอิงจากกาแลคซี 101 แห่งที่มีมวลใกล้เคียงกับทางช้างเผือก และการศึกษาแต่ละฉบับจะเจาะลึกแง่มุมที่แตกต่างกันในการเปรียบเทียบกาแลคซีเหล่านั้นกับของเรา

• การสำรวจ SAGA III. การสำรวจสำมะโนระบบดาวเทียม 101 ระบบรอบกาแลคซีทางช้างเผือก-มวล
• การสำรวจ SAGA IV. คุณสมบัติการก่อตัวของดาวฤกษ์ของระบบดาวเทียม 101 ระบบรอบดาราจักรทางช้างเผือก-มวล
• การสำรวจ SAGA V. การสร้างแบบจำลองระบบดาวเทียมรอบกาแลคซีทางช้างเผือก-มวลด้วยเครื่องจักรวาลที่อัปเดต

การวิจัยแสดงให้เห็นว่ากาแลคซีก่อตัวขึ้นภายในรัศมีขนาดมหึมาของซึ่งเป็นสารที่เข้าใจยากซึ่งไม่ทำปฏิกิริยากับแสง สสารในจักรวาล 85% เป็นสสารมืดลึกลับ ในขณะที่มีเพียง 15% เท่านั้นที่เป็นสสารปกติหรือแบริออน ซึ่งเป็นชนิดที่ประกอบขึ้นเป็นดาวเคราะห์ ดวงดาว และกาแล็กซี

แม้ว่าเราจะไม่เห็นรัศมีขนาดใหญ่เหล่านี้ แต่นักดาราศาสตร์ก็สามารถสังเกตผลกระทบของมันได้ แรงโน้มถ่วงของพวกมันดึงดูดกันเป็นปกติเพื่อสร้างกาแลคซีและดวงดาว

SAGA มีวัตถุประสงค์เพื่อทำความเข้าใจว่ารัศมีสสารมืดทำงานอย่างไร โดยจะตรวจสอบกาแลคซีดาวเทียมมวลต่ำรอบๆ กาแลคซีที่มีมวลใกล้เคียงกับทางช้างเผือก

ดาวเทียมเหล่านี้สามารถจับภาพและดึงเข้าไปในรัศมีสสารมืดของกาแลคซีขนาดใหญ่กว่าได้ SAGA ได้ค้นพบกาแลคซีบริวารหลายร้อยแห่งที่โคจรรอบกาแลคซีมวลทางช้างเผือก 101 แห่ง

“ทางช้างเผือกเป็นห้องปฏิบัติการฟิสิกส์ที่น่าทึ่ง รวมถึงฟิสิกส์ของการกำเนิดกาแลคซีและฟิสิกส์ของสสารมืด” ริซา เวคสเลอร์ ศาสตราจารย์ด้านมนุษยศาสตร์และวิทยาศาสตร์ และศาสตราจารย์สาขาฟิสิกส์ในคณะมนุษยศาสตร์และวิทยาศาสตร์ กล่าว Wechsler ยังเป็นผู้ร่วมก่อตั้ง SAGA Survey อีกด้วย

แต่ทางช้างเผือกเป็นเพียงระบบเดียวและอาจไม่เหมือนกับกาแล็กซีอื่นๆ ที่เกิดขึ้น ด้วยเหตุนี้การค้นหากาแลคซีที่คล้ายคลึงกันและเปรียบเทียบจึงเป็นสิ่งสำคัญ"

การเปรียบเทียบระหว่างทางช้างเผือกกับอีก 101 แห่งเผยให้เห็นความแตกต่างที่สำคัญบางประการ

“ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่าเราไม่สามารถจำกัดแบบจำลองการก่อตัวของกาแลคซีเพียงทางช้างเผือกได้” Wechsler ซึ่งเป็นศาสตราจารย์ด้านฟิสิกส์อนุภาคและฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ SLAC National Accelerator Laboratory กล่าว

"เราต้องดูการกระจายตัวของกาแลคซีที่คล้ายกันทั่วทั้งจักรวาล"

การเปิดเผยข้อมูลครั้งที่สามของการสำรวจ SAGA ประกอบด้วยดาวเทียม 378 ดวงที่พบในระบบมวล 101 เมกะวัตต์ และรายงานฉบับแรกมุ่งเน้นไปที่ดาวเทียม

มีเพียงการค้นหาอย่างอุตสาหะเท่านั้นที่สามารถค้นพบพวกเขาได้ สี่แห่งอยู่ในทางช้างเผือก รวมถึงเมฆแมเจลแลนใหญ่และเล็กที่รู้จักกันดี

“มีเหตุผลที่ไม่เคยมีใครลองทำสิ่งนี้มาก่อน” Wechsler กล่าว “มันเป็นโครงการที่มีความทะเยอทะยานจริงๆ เราต้องใช้เทคนิคอันชาญฉลาดในการคัดแยกกาแลคซีที่โคจรอยู่ 378 ดวงจากวัตถุหลายพันชิ้นที่อยู่ด้านหลัง มันเป็นปัญหาเข็มในกองหญ้าจริงๆ”

SAGA พบว่าจำนวนดาวเทียมต่อกาแลคซีมีตั้งแต่ 0 ถึง 13 ดวง จากรายงานฉบับแรก มวลของดาวเทียมที่มีขนาดใหญ่ที่สุดเป็นตัวพยากรณ์ความอุดมสมบูรณ์ของดาวเทียมได้อย่างชัดเจน

“หนึ่งในสามของระบบ SAGA มีดาวเทียมมวล LMC และมีแนวโน้มที่จะมีดาวเทียมมากกว่า MW” รายงานระบุ ทางช้างเผือกเป็นสิ่งที่ผิดปกติในเรื่องนี้ ซึ่งเป็นเหตุผลหนึ่งที่ทำให้สิ่งนี้ไม่ปกติ

การศึกษาที่สองมุ่งเน้นไปที่การกำเนิดดาวฤกษ์ในดาวเทียม อัตราการก่อตัวของดาวฤกษ์ (SFR) เป็นตัวชี้วัดสำคัญในการทำความเข้าใจวิวัฒนาการของกาแลคซี

การวิจัยแสดงให้เห็นว่าการก่อตัวดาวฤกษ์ยังคงมีบทบาทอยู่ในกาแลคซีบริวาร แต่ยิ่งพวกมันอยู่ใกล้ดาวฤกษ์มากเท่าใด SFR ของพวกมันก็จะยิ่งช้าลงเท่านั้น เป็นไปได้ไหมที่แรงดึงดูดที่มากขึ้นของรัศมีสสารมืดที่อยู่ใกล้กับกาแลคซีกำลังทำให้การก่อตัวดาวฤกษ์ดับลง

ผลของเราชี้ให้เห็นว่าดาวเทียมมวลต่ำกว่าและดาวเทียมภายใน 100 kpc สามารถดับลงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นในสภาพแวดล้อมคล้ายทางช้างเผือก โดยกระบวนการเหล่านี้ดำเนินการช้าพอที่จะรักษาประชากรดาวเทียมที่ก่อตัวดาวฤกษ์ไว้ที่มวลดาวฤกษ์และรัศมีการฉายภาพทั้งหมด" กระดาษฉบับที่สองระบุ

อย่างไรก็ตาม ในดาวเทียมของทางช้างเผือก มีเพียงเมฆแมเจลแลนเท่านั้นที่ยังคงก่อตัวดาวฤกษ์ โดยมีระยะรัศมีมีบทบาท

“ตอนนี้เรามีปริศนาแล้ว” เวคสเลอร์กล่าว

อะไรในทางช้างเผือกที่ทำให้ดาวเทียมขนาดเล็กที่มีมวลต่ำกว่าเหล่านี้หยุดการก่อตัวดาวฤกษ์ บางทีทางช้างเผือกอาจมีการผสมผสานระหว่างดาวเทียมรุ่นเก่าที่หยุดการก่อตัวดาวฤกษ์กับดาวฤกษ์ที่ยังคุกรุ่นอยู่ซึ่งต่างจากกาแลคซีต้นทางทั่วไป LMC และ SMC ซึ่งเพิ่งตกลงไปในรัศมีสสารมืดของทางช้างเผือกเมื่อไม่นานมานี้"

นี่เป็นอีกสาเหตุหนึ่งที่ทำให้กาแล็กซีของเราไม่ปกติ

แล้วรัศมีสสารมืดที่มีขนาดเล็กกว่ารอบ ๆ กาแลคซีบริวารล่ะ? พวกเขามีบทบาทอะไร?

สำหรับฉัน ชายแดนกำลังค้นหาว่าสสารมืดกำลังทำอะไรบนเกล็ดที่เล็กกว่าทางช้างเผือก เหมือนกับรัศมีสสารมืดที่เล็กกว่าที่ล้อมรอบดาวเทียมดวงเล็กๆ เหล่านี้" Wechsler กล่าว

เอกสารฉบับที่สามเปรียบเทียบการเปิดเผยข้อมูลครั้งที่สามของ SAGA กับการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ผู้เขียนได้พัฒนารูปแบบใหม่สำหรับการดับในกาแลคซีที่มีค่าน้อยกว่าหรือเท่ากับ 10⁹มวลดวงอาทิตย์

แบบจำลองของพวกเขาถูกจำกัดโดยข้อมูล SAGA บนกาแลคซี 101 แห่ง จากนั้นนักวิจัยจึงเปรียบเทียบกับกาแลคซีสนามที่แยกได้จากการสำรวจ Sloan Digital Sky Survey

แบบจำลองดังกล่าวประสบความสำเร็จในการสร้างฟังก์ชันมวลดาวฤกษ์ของดาวเทียม SFR เฉลี่ย และเศษส่วนที่ดับลงในดาวเทียม นอกจากนี้ยังรักษา SFR ไว้ในกาแลคซีบริวารที่แยกตัวออกไปมากขึ้นและสังเกตการดับที่เพิ่มขึ้นในดาวเทียมที่อยู่ใกล้กว่า

แบบจำลองนี้ต้องการการทดสอบเพิ่มเติมด้วยการสังเกต และผู้เขียนชี้ให้เห็นว่าการสำรวจทางสเปกโทรสโกปีเป็นขั้นตอนต่อไปที่สมเหตุสมผล

หวังว่าการสำรวจเหล่านั้นจะสามารถตอบคำถามเกี่ยวกับบทบาทการตอบรับภายในของดาวเทียมมวลน้อย เกี่ยวกับการสะสมของมวลและก๊าซ และอิทธิพลของสสารมืดที่มีต่อดาวเทียม ตลอดจนกระบวนการก๊าซที่จำเพาะต่อดาวเทียม

"SAGA เป็นเกณฑ์มาตรฐานในการพัฒนาความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลผ่านการศึกษาโดยละเอียดเกี่ยวกับกาแลคซีบริวารในระบบที่อยู่นอกเหนือทางช้างเผือก" Wechsler กล่าว

แม้ว่าเราจะบรรลุเป้าหมายเบื้องต้นในการทำแผนที่ดาวเทียมสว่างในกาแลคซีต้นสังกัด 101 แห่งแล้ว แต่ก็ยังมีงานที่ต้องทำอีกมาก"

บทความนี้เผยแพร่ครั้งแรกโดยจักรวาลวันนี้- อ่านบทความต้นฉบับ-