เครื่องมือทางดาราศาสตร์ชนิดใหม่ได้ออกสำรวจความเร็วของกาแลคซีที่ชนกันเป็นครั้งแรกใน Stephan's Quintet อันโด่งดัง ได้เปิดเผยอัตราการที่หนึ่งในกาแลคซีเหล่านี้ชนผ่านกาแล็กซีอื่นๆ และผลที่ตามมา ซึ่งนักดาราศาสตร์ได้เปรียบเสมือนเสียงบูมที่เกิดจากเครื่องบินขับไล่ไอพ่นที่มีความเร็วเกินความเร็วเสียง
เป็นกลุ่มกาแลคซีที่เป็นพื้นที่ทดสอบที่สำคัญสำหรับทฤษฎีการเคลื่อนที่ของกาแลคซี ตามชื่อที่บอกไว้ ผู้ค้นพบ เอดูอาร์ สเตฟาน จำได้ว่ามีพวกมันอยู่ห้าตัว แม้ว่าสองตัวจะอยู่ใกล้กันมาก แต่ก็ง่ายที่จะเข้าใจผิดว่าเป็นตัวเดียว สเตฟานทำงานสี่ทศวรรษก่อนที่กาแลคซีจะถูกเปิดเผยว่าเป็นวัตถุนอกทางช้างเผือก ดังนั้นเขาจึงไม่รู้ว่าเขากำลังดูอะไรอยู่ แต่ก็ยังเห็นว่านี่คือสิ่งที่พิเศษ
กาแลคซีสี่แห่งที่สเตฟานเห็นมีปฏิสัมพันธ์ซึ่งกันและกัน และคาดว่าจะก่อตัวเป็นกาแลคซีซุปเปอร์แห่งเดียวในอนาคตอันไกลโพ้น ในขณะนี้ หนึ่งในนั้นเรียกว่า NGC 7318b กำลังทำตัวเหมือนลูกบอลที่กำลังพังทลาย โดยไถผ่านลูกบอลอื่นๆ ด้วยความเร็วสัมพัทธ์ 0.3 เปอร์เซ็นต์ของความเร็วแสง ซึ่งฟังดูน่าประทับใจมากกว่าถึง 4 เท่าของความเร็วที่ดวงอาทิตย์โคจรรอบดวงอาทิตย์ ศูนย์กาแลกติก
ดาวฤกษ์มีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับช่องว่างระหว่างดาราจักรเก่าๆ ที่สามารถผ่านกันและกันได้โดยไม่มีการรบกวนเพียงเล็กน้อย อย่างไรก็ตาม เมื่อยังมีก๊าซจำนวนมากที่ยังไม่กลายเป็นดาวฤกษ์ เช่นเดียวกับสมาชิกของกลุ่ม Quintet เมฆก๊าซก็จะชนกัน
กิจกรรมแบบไดนามิกในกลุ่มกาแลคซีนี้ได้ถูกปลุกให้ตื่นขึ้นอีกครั้งโดยกาแลคซีที่พุ่งทะลุผ่านมันด้วยความเร็วเหลือเชื่อกว่า 2 ล้านไมล์ต่อชั่วโมง (3.2 ล้านกิโลเมตรต่อชั่วโมง) ซึ่งนำไปสู่การกระแทกที่รุนแรงอย่างมหาศาล เหมือนกับเสียงระเบิดจากเครื่องบินขับไล่ไอพ่น ” ดร. Marina Arnaudova จากมหาวิทยาลัย Hertfordshire กล่าวในคำแถลง-
"นับตั้งแต่การค้นพบในปี พ.ศ. 2420 Quintet ของ Stephan ได้สร้างความประทับใจให้กับนักดาราศาสตร์ เพราะมันเป็นตัวแทนของทางแยกทางช้างเผือกที่การชนกันระหว่างกาแลคซีในอดีตได้ทิ้งเศษซากที่ซับซ้อนไว้เบื้องหลัง" Arnaudova ตั้งข้อสังเกต ดังนั้น กลุ่มนี้จึงตั้งเป้าหมายที่สมบูรณ์แบบสำหรับการสังเกตการณ์ครั้งแรกของ William Herschel Telescope Enhanced Area Velocity Explorer (WEAVE) ซึ่งเป็นสเปกโตรกราฟสนามกว้างที่ถูกเพิ่มเข้าไปในระยะ 4.2 เมตร กล้องโทรทรรศน์วิลเลียม เฮอร์เชล (13.8 ฟุต) ที่ลาปาลมา
"ในขณะที่แรงกระแทกเคลื่อนผ่านกลุ่มก๊าซเย็น มันจะเดินทางด้วยความเร็วเหนือเสียง ซึ่งเป็นความเร็วหลายเท่าของความเร็วเสียงในสื่อระหว่างดาราจักรของกลุ่มดาวสเตฟาน ซึ่งมีพลังมากพอที่จะแยกอิเล็กตรอนออกจากอะตอม เหลือร่องรอยก๊าซที่มีประจุเรืองแสงไว้เบื้องหลัง ขณะที่ เห็นได้จาก WEAVE" Arnaudova กล่าว คำว่า "หลาย" สื่อถึงกรณีนี้ไม่ได้ - Arnaudova และทีมงานของเธอประเมินว่าคลื่นกระแทกกำลังเดินทางมากกว่า 25 เท่าของความเร็วเสียงในก๊าซ
อย่างไรก็ตาม การกระแทกนั้นอ่อนลงเมื่อมันเคลื่อนเข้าสู่บริเวณพลาสมาร้อน ซึ่งจะลดลงเหลือความเร็วของเสียงประมาณสี่เท่าและทำให้เกิดคลื่นวิทยุเป็นส่วนใหญ่ แทนที่จะเป็นส่วนที่มีพลังมากกว่าของสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม คลื่นวิทยุเหล่านี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการตรวจจับด้วยเครื่องมือ เช่น Very Large Array ซึ่งเอาท์พุตถูกรวมเข้ากับเอาท์พุตของ WEAVE
ทอในการสังเกตการณ์ของกล้องโทรทรรศน์อื่นๆ ที่เคยดู Quintet อันโด่งดังเช่นกัน รวมถึงช่วยให้ทีมสามารถระบุตำแหน่งที่เกิดการกระแทกภายในกาแลคซีได้แม่นยำมากขึ้นกว่าเดิม
ภาพที่สร้างขึ้นโดยการรวมการสังเกตของ WEAVE กับรูปทรงสีเขียวที่ได้จากอาร์เรย์ความถี่ต่ำ หมุนโดยสัมพันธ์กับรูปภาพ JWST ที่ด้านบน
เครดิตรูปภาพ: มหาวิทยาลัยฮาร์ตฟอร์ดเชียร์CC-BY-4.0
แม้ว่าความเร็วสัมพัทธ์ระหว่าง NGC 7318b กับความเร็วอื่นๆ จะมากกว่ามาก Arnaudova และผู้เขียนร่วมคิดว่ามีบทเรียนจากปฏิสัมพันธ์ของ Quintet เกี่ยวกับวิธีที่ทางช้างเผือกกลืนดาราจักรเล็กๆ ที่โคจรอยู่ตอนนี้ ในทำนองเดียวกัน การได้เห็นการชนกันเหล่านี้ทำให้เราเข้าใจอดีตของทางช้างเผือกได้ดีขึ้นและการกลืนผู้อื่นบางส่วน
การชนกันเช่นนี้ยังกระตุ้นการก่อตัวของดาวฤกษ์จากก๊าซที่อาจคงอยู่ได้หลายพันล้านปีโดยไม่มีการควบแน่น เนื่องจาก NGC 7318b เคลื่อนผ่านกาแลคซีหลายแห่งพร้อมกัน จึงมีโอกาสมากมายที่จะก่อตัวดาวฤกษ์ โดยส่วนใหญ่กำลังเกิดขึ้นในพื้นที่ที่เรียกว่า SQ-A ทางตอนเหนือสุดของแรงกระแทก เมื่อมองอย่างใกล้ชิด เป็นไปได้ที่จะเห็นว่าบริเวณนี้มีสีฟ้ามากกว่าส่วนอื่นๆ ของ Quintet เนื่องจากมีดาราอายุน้อยที่ร้อนแรงอยู่ที่นั่น
ห้าภาพที่สว่างที่สุดของสเตฟานดั้งเดิม (บนสุดในภาพ JWST ซ้ายล่างใน WEAVE) อยู่ห่างจากเราน้อยกว่าหนึ่งในห้าเมื่อเทียบกับคนอื่นๆ ดังนั้นจึงไม่ได้เกี่ยวข้องกับเรื่องหลอกลวงเหล่านี้ อย่างไรก็ตาม ชื่อ Quintet นั้นถูกต้อง มีกาแลคซีดวงที่ 5 NGC 7320c ที่เล็กกว่า ซึ่งจากมุมมองของเราซ่อนอยู่หลังกาแลคซีสว่างที่เราสังเกตเห็นทันที แม้ว่าในปัจจุบันจะห่างไกลจากดาราจักรอื่นๆ แต่ NGC 7320c ก็เคยเผชิญหน้ากับดาราจักรอื่นๆ มาก่อน จึงช่วยสร้างไดนามิกของดาราจักรเหล่านั้น
การศึกษานี้เป็น Open Access ในประกาศรายเดือนของ Royal Astronomical Society-
