โอฮาชิโอ: สายธารดาวฤกษ์แห่งแรกจากกระจุกดาวทรงกลมที่ถูกค้นพบนอกกาแล็กซีทางช้างเผือก

พบที่ไหน: กาแล็กซี UGC 9050-Dw1

สายธารดาวฤกษ์นี้อยู่ใน UGC 9050-Dw1 ซึ่งเป็นกาแล็กซีชนิดอัลตราดิฟฟิวส์ (UDG) หรือกาแล็กซีแคระที่มีความสว่างพื้นผิวต่ำมาก นักดาราศาสตร์เชื่อว่ากาแล็กซีประเภทนี้มีสสารมืดหนาแน่นเป็นพิเศษ จึงเป็นเป้าหมายที่เหมาะอย่างยิ่งในการศึกษาเกี่ยวกับสสารปริศนานี้

• กาแล็กซีแม่: UGC 9050-Dw1
• ระยะห่าง: ประมาณ 115 ล้านปีแสง (35.2 เมกะพาร์เซก) จากโลก
• ความคลาดเคลื่อนของระยะทาง: 35.2 ± 2.5 ล้านพาร์เซก

พบได้อย่างไร: ข้อมูลเก่าจากฮับเบิล + สายตาใหม่

สายธารดาวฤกษ์นี้จางมากจนการสำรวจทั่วไปมองไม่เห็น จุดเปลี่ยนสำคัญเกิดขึ้นเมื่อทีมวิจัยนำโดย จูลี คีล โฮล์ม (Julie Kiel Holm) นักศึกษาปริญญาเอกจากสถาบันนีลส์ โบร์ (Niels Bohr Institute) และ ซาราห์ เพียร์สัน (Sarah Pearson) รองศาสตราจารย์จากมหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งเดนมาร์ก (DTU Space) ได้นำภาพเก่าจากคลังข้อมูลของ กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) มาวิเคราะห์อีกครั้งด้วยเทคนิคการประมวลผลขั้นสูง

สิ่งที่พวกเขาพบคือโครงสร้างโค้งบางเฉียบที่ทอดตัวยาวประมาณ 2 กิโลพาร์เซก (ราว 6,500 ปีแสง) ออกจากจุดกำเนิดที่เป็นกระจุกดาวทรงกลม รูปร่างที่แคบ ยาว และแนวที่สอดคล้องกับกระจุกดาวที่เหลืออยู่ยืนยันว่านี่คือสายธารดาวฤกษ์ชนิดน้ำขึ้นน้ำลง (tidal stellar stream) ซึ่งเป็นดาวที่กำลังถูกแรงโน้มถ่วงของกาแล็กซีแม่ดึงออกไป

สายธารนี้ถูกตั้งชื่อว่า ‘โอฮาชิโอ’ (Oyashio) ตามชื่อกระแสน้ำเย็นในมหาสมุทรแปซิฟิกเหนือ ซึ่งเป็นไปตามข้อตกลงการตั้งชื่อสายธารดาวฤกษ์นอกกาแล็กซีตามชื่อกระแสน้ำในมหาสมุทร

ทำไมโอฮาชิโอถึงสำคัญ: หน้าต่างบานใหม่สู่สสารมืด

สายธารดาวฤกษ์เปรียบเสมือนเศษขนมปังที่โรยไว้ตามเส้นทางในจักรวาล เนื่องจากดาวฤกษ์ทุกดวงในสายธารเดินทางในวงโคจรที่เกือบจะเหมือนกัน รูปร่าง ความกว้าง และความโค้งของสายธารจึงสามารถบอกถึงสนามโน้มถ่วงโดยรวมของกาแล็กซีแม่ได้โดยตรง นักดาราศาสตร์สามารถสร้างแบบจำลองวงโคจรนั้นขึ้นมาเพื่อวัด การกระจายตัวของมวล ของกาแล็กซี รวมถึงสสารมืดที่มองไม่เห็นด้วย

• การประยุกต์ใช้นอกกาแล็กซีครั้งแรก: ในกาแล็กซีทางช้างเผือก เรารู้จักสายธารจากกระจุกดาวทรงกลมหลายร้อยแห่ง และใช้มันเพื่อทำแผนที่รัศมีสสารมืดของกาแล็กซีเรา การค้นพบโอฮาชิโอพิสูจน์ให้เห็นว่าเทคนิคนี้สามารถใช้ได้กับกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลออกไป
• การทดสอบกาแล็กซี UDG ที่อุดมด้วยสสารมืด: กาแล็กซีอัลตราดิฟฟิวส์อย่าง UGC 9050-Dw1 ถูกเชื่อว่าถูกครอบงำด้วยสสารมืด โอฮาชิโอเป็นเครื่องมือวัดเชิงปริมาณโดยตรงที่จะใช้ทดสอบว่ากาแล็กซีนี้มีสสารมืดมากแค่ไหนและกระจายตัวอย่างไร ซึ่งจะให้ข้อจำกัดใหม่ๆ สำหรับแบบจำลองการก่อตัวของกาแล็กซี
• การสร้างแบบจำลองสายธาร: ทีมวิจัยใช้แบบจำลองพลศาสตร์ (dynamical models) ที่ปรับให้เข้ากับรูปร่างของสายธารโดยตรง เพื่อจำกัดมวลของกระจุกดาวต้นกำเนิด และสร้างข้อจำกัดเกี่ยวกับรัศมีสสารมืดของกาแล็กซีอัลตราดิฟฟิวส์เป็นครั้งแรกจากการวิเคราะห์สายธาร

ทิตส์เกอ สตาร์เคนเบิร์ก (Tjitske Starkenburg) นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยนอร์ธเวสเทิร์น (Northwestern University) ซึ่งเป็นผู้ร่วมเขียนงานวิจัยอธิบายว่า “ดาวฤกษ์ทั้งหมดในสายธารดาวฤกษ์เดินทางในวงโคจรที่เกือบจะเหมือนกัน และวงโคจรนั้นถูกกำหนดโดยแรงโน้มถ่วงของกาแล็กซี” โดยการสร้างแบบจำลองแรงโน้มถ่วงนั้น นักวิจัยสามารถประมาณมวลรวมของกาแล็กซีและที่สำคัญที่สุดคือปริมาณสสารมืดที่อยู่ในนั้น

ขั้นตอนต่อไป

โอฮาชิโอเป็นเพียงจุดเริ่มต้น นักดาราศาสตร์คาดว่าจะมีการค้นพบสายธารดาวฤกษ์นอกกาแล็กซีอีกมากมายในคลังข้อมูลที่มีอยู่และจากหอสังเกตการณ์ในอนาคต โดยเฉพาะอย่างยิ่งจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศเจมส์ เว็บบ์ (James Webb Space Telescope) และหอดูดาวรุ่นต่อไป สายธารใหม่แต่ละแห่งจะเปิดโอกาสให้เราได้ชั่งน้ำหนักสสารที่มองไม่เห็นซึ่งเป็นตัวกำหนดรูปร่างของกาแล็กซีต่างๆ

โฮล์มกล่าวว่า “เราได้ค้นพบสายธารดาวฤกษ์จากกระจุกดาวทรงกลมในกาแล็กซีอื่น นี่เป็นครั้งแรกที่มีการสังเกตเห็นสายธารดังกล่าวนอกกาแล็กซีของเราเองอย่างกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งทำให้การค้นพบนี้น่าตื่นเต้นเป็นพิเศษ”