การใช้ข้อมูลจากการสำรวจ APOGEE นักดาราศาสตร์จากสถาบันดาราศาสตร์ฟิสิกส์ไลบ์นิซพอทสดัม มหาวิทยาลัยเวียนนา และหอดูดาวปารีส ได้สร้างคุณสมบัติของดาวฤกษ์ที่ 'ซ่อน' ไว้ภายในดิสก์ของดาราจักรทางช้างเผือกของเราขึ้นมาใหม่
วงโคจรของดาวจริงสองสามดวงแสดงอยู่บนยอดแสงดาวฤกษ์ทั้งหมดของดาราจักรทางช้างเผือก เครดิตรูปภาพ: S. Khoperskov / AIP
ดร. Sergey Khoperskov จากสถาบันฟิสิกส์ดาราศาสตร์พอทสดัมแห่งไลบ์นิซและเพื่อนร่วมงานกล่าวว่า "ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับกาแล็กซีทางช้างเผือกก้าวหน้าไปพร้อมกับจำนวนดาวที่เพิ่มขึ้นทุกประการ
“ตั้งแต่การสำรวจในช่วงแรกไปจนถึงกล้องโทรทรรศน์อวกาศและภาคพื้นดินที่ก้าวหน้ามากขึ้น แต่ละเหตุการณ์สำคัญได้เผยให้เห็นชั้นใหม่ของโครงสร้างและการเคลื่อนไหวที่ซับซ้อนของกาแล็กซี”
“ในขณะที่การสำรวจดาวฤกษ์ยังคงขยายตัวอย่างต่อเนื่อง มุมมองของเราเกี่ยวกับทางช้างเผือกยังคงถูกบดบังอย่างรุนแรง โดยดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ที่เราศึกษาได้กระจุกตัวอยู่รอบดวงอาทิตย์”
“ความคลาดเคลื่อนนี้ส่วนใหญ่เนื่องมาจากข้อจำกัดพื้นฐานของการสังเกตของเรา ซึ่งมีต้นกำเนิดจากตำแหน่งของเราในระนาบศูนย์กลางของดิสก์ทางช้างเผือก”
“ตำแหน่งของเราจำกัดปริมาตรของดาวฤกษ์ที่อาจสังเกตได้ ขึ้นอยู่กับความสว่างที่ปรากฏ ซึ่งได้รับผลกระทบจากฝุ่นและก๊าซที่สามารถบังหรือทำให้แสงสลัวลงได้ เรียกว่าการสูญพันธุ์ปานกลางระหว่างดาว”
ผู้เขียนได้พัฒนาวิธีการใหม่เพื่อเติมเต็มช่องว่างในความเข้าใจของเราเกี่ยวกับโครงสร้างของทางช้างเผือก
“แทนที่จะพึ่งพาการสังเกตการณ์ดาวฤกษ์แต่ละดวงเพียงอย่างเดียว วงโคจรของดาวจริงทั้งหมดสามารถนำมาใช้แทนโครงสร้างและไดนามิกของดาราจักรได้” พวกเขาอธิบาย
เมื่อดวงดาวเคลื่อนที่ไปรอบๆ ใจกลางกาแลคซี พวกมันก็ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือในการทำแผนที่บริเวณของดาราจักรซึ่งอยู่นอกเหนือกล้องโทรทรรศน์ของเราโดยตรง รวมถึงพื้นที่อีกฟากหนึ่งของทางช้างเผือกด้วย”
“การใช้แบบจำลองการกระจายมวลทางช้างเผือกและตำแหน่งที่สังเกตได้และความเร็วของดาวฤกษ์ เราไม่เพียงแต่คำนวณวงโคจรของดาวฤกษ์เท่านั้น แต่ที่สำคัญกว่านั้นคือวัดว่ามวลควรสัมพันธ์กับวงโคจรแต่ละวงมากน้อยเพียงใด”
การใช้เทคนิคใหม่ที่ใช้กับตัวอย่างดาวฤกษ์จำนวนมากที่มีพารามิเตอร์ทางสเปกโทรสโกปีจากแบบสำรวจ APOGEEซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการสำรวจ Sloan Digital Sky Survey นักวิจัยได้ทำแผนที่จลนศาสตร์ของดาวฤกษ์ทั่วทางช้างเผือก
พวกเขาเปิดเผยการเคลื่อนที่ที่ซับซ้อนของดวงดาวในบริเวณแถบแท่งโดยไม่ถูกขัดขวางจากความไม่แน่นอนในการวัดระยะทาง
ด้วยการสร้างวงโคจรดาวฤกษ์ขึ้นใหม่โดยใช้ดาวทางช้างเผือกจริงด้วยพารามิเตอร์ที่กำหนดอย่างแม่นยำ นักดาราศาสตร์จึงหาปริมาณความอุดมสมบูรณ์ทางเคมีที่มีน้ำหนักมวลและโครงสร้างอายุของดาราจักร
แนวทางนี้เลี่ยงความท้าทายที่เกิดจากบริเวณชั้นในที่หนาแน่นและการสูญพันธุ์ของดาวฤกษ์ปานกลาง ทำให้มองเห็นประชากรดาวฤกษ์ได้อย่างครอบคลุม รวมถึงบริเวณด้านไกลของดาราจักรทางช้างเผือกที่ไม่เคยสังเกตมาก่อน
“เราสามารถมองแนวทางนี้จากมุมมองที่แตกต่างออกไป” ดร. โคเปอร์สคอฟกล่าว
ลองจินตนาการว่าดาวทุกดวงที่เราสังเกต มีตัวอย่างดาวจำนวนมากที่โคจรรอบเดียวกันทุกประการ แต่การสำรวจไม่ได้จับภาพไว้ด้วยเหตุผลหลายประการ
สิ่งที่เรากำลังทำคือสร้างตำแหน่ง ความเร็ว และพารามิเตอร์ดาวฤกษ์ของดาวที่มองไม่เห็นเหล่านี้ขึ้นใหม่ เพื่อเติมเต็มส่วนที่ขาดหายไปของโครงสร้างกาแล็กซี”
ข้อมูลใหม่ชี้ให้เห็นอย่างชัดเจนว่ากาแล็กซีทางช้างเผือกก่อตัวขึ้นในสองระยะที่แตกต่างกัน ซึ่งแสดงให้เห็นได้จากความสัมพันธ์ความอุดมสมบูรณ์ของเคมีและอายุที่แตกต่างกัน
“จานภายในซึ่งอยู่ภายในรัศมีของดวงอาทิตย์ ก่อตัวขึ้นค่อนข้างเร็วในช่วงแรกของวิวัฒนาการของดาราจักร”
“ประมาณ 6-7 พันล้านปีก่อน จานวงนอกเริ่มรวมตัวกัน ขยายขอบเขตรัศมีของทางช้างเผือกอย่างรวดเร็ว และสร้างโครงสร้างปัจจุบันขึ้นมา”
