สมาคมดาราศาสตร์ไทย

สสารครึ่งหนึ่งในดาราจักรทางช้างเผือกมาจากที่อื่น

5 ส.ค. 2560
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
"เราทั้งหลายล้วนเกิดมาจากดาว"

ผู้ที่ศึกษาดาราศาสตร์ล้วนตระหนักทราบดีถึงความจริงข้อนี้ เพราะธาตุหนักทุกอณูที่เป็นส่วนประกอบในเลือดเนื้อของเรา รวมถึงโลกทั้งใบ ล้วนแต่เป็นสิ่งที่สังเคราะห์ขึ้นในใจกลางดาวฤกษ์เมื่อนานมาแล้ว

มาวันนี้ นักดาราศาสตร์ได้พบความจริงอีกข้อหนึ่งว่า เราไม่เพียงแต่เกิดมาจากดาวเท่านั้น หากแต่มีส่วนประกอบของดาวที่มาจากแดนไกลถึงต่างดาราจักรอีกด้วย

เมื่อไม่นานมานี้ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์คณะหนึ่งนำโดย ดาเนียล อังเกิลส์-อัลคาซาร์ นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยนอร์ทเวสเทิร์น ได้ศึกษาการกำเนิดดาราจักรโดยวิเคราะห์ว่าแก๊สระหว่างดาราจักรมีการเคลื่อนย้ายถ่ายเทกันอย่างไรผ่านระยะทางที่ไกลแสนไกลและระยะเวลานานแสนนาน 

นักวิจัยดังกล่าวได้ใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์สร้างแบบจำลองการกำเนิดดาราจักรนับตั้งแต่หลังจากบิกแบงจนถึงปัจจุบัน ด้วยอัลกอริทึมที่ล้ำยุคและพลังการประมวลผลของซูเปอร์คอมพิวเตอร์ ทำให้นักดาราศาสตร์มองเห็นถึงการไหลของแก๊สในพิสัยใหญ่ ทั้งการไหลเข้าสู่ดาราจักร การพ่นออกจากดาราจักร การหมุนเวียนของสสาร รวมถึงการชนและหลอมรวมกันของดาราจักรตลอดอายุของเอกภพ

แบบจำลองนี้ได้ให้ผลลัพท์ว่า การถ่ายเทของแก๊สระหว่างดาราจักรเกิดขึ้นในระดับที่สูงอย่างคาดไม่ถึงซูเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นในดาราจักร ทำให้เกิดลมดาราจักรซึ่งพัดแก๊สออกมาด้วยความเร็วหลายร้อยกิโลเมตรต่อวินาที กระบวนการพัดที่เกิดอย่างต่อเนื่องเป็นเวลาหลายพันล้านปี ทำให้เกิดกลุ่มของดาวฤกษ์ใหม่ ซึ่งจะกลายเป็นดาราจักรแห่งใหม่ในที่สุด แก๊สไหลจากดาราจักรขนาดเล็กกว่าไปสู่ดาราจักรใหญ่กว่า เช่นดาราจักรทางช้างเผือก ยิ่งกว่านั้น ยังพบว่าแก๊สในดาราจักรขนาดใหญ่อาจเป็นแก๊สที่ถ่ายเทมาจากดาราจักรอื่นมากถึงครึ่งหนึ่งเลยทีเดียว

ทฤษฎีกำเนิดดาราจักรที่เป็นที่ยอมรับกันโดยทั่วไปในปัจจุบันอธิบายว่า การกำเนิดดาราจักรเริ่มขึ้นเป็นครั้งแรกหลังจากเกิดบิกแบงได้ไม่นาน เมื่อไฮโดรเจน ฮีเลียม และธาตุชนิดอื่นเริ่มเกาะกลุ่มกันโดยได้รับการกระตุ้นเริ่มต้นจากความไม่สม่ำเสมอของความหนาแน่นของมวลในเอกภพ เมื่อเวลาผ่านไป สสารเริ่มเกาะกลุ่มกันเป็นก้อนใหญ่ขึ้นเรื่อย ๆ จนเป็นก้อนแก๊สขนาดมหึมา เป็นดาราจักรรุ่นแรก


ดาราจักรรุ่นแรกที่มีขนาดเล็กเริ่มขยับเข้าหากันจากแรงโน้มถ่วง ในที่สุดก็ชนและกลืนกันเป็นดาราจักรที่ใหญ่ขึ้น กระบวนการเช่นนี้เกิดขึ้นซ้ำแล้วซ้ำเล่าจนกระทั่งดาราจักรเติบใหญ่เป็นดาราจักรชนิดก้นหอยขนาดใหญ่ กล่าวโดยสรุปก็คือ การชนและกลืนกันเป็นกระบวนการหลักในการเติบโตของดาราจักร

แต่งานวิจัยของนักดาราศาสตร์คณะนี้กลับให้ภาพที่ต่างออกไป โดยแสดงว่าการถ่ายเทแก๊สระหว่างดาราจักรโดยพลังขับเคลื่อนของลมดาราจักรต่างหากที่เป็นกลไกสำคัญในการเติบโตของดาราจักร ซึ่งนับเป็นการเปลี่ยนแปลงความเข้าใจด้านการกำเนิดและวิวัฒนาการของดาราจักรไปอย่างสิ้นเชิง

"นี่แสดงว่า สสารรอบ ๆ ตัวเรา รวมถึงโลก ระบบสุริยะของเรา และร่างกายของเรา เป็นสสารที่มาจากต่างดาราจักรปนอยู่ถึงครึ่งหนึ่ง" อังเกิลส์-อัลคาซาร์อธิบาย "เมื่อพิจารณาถึงแหล่งที่มาของสสารที่ก่อร่างสร้างเป็นตัวเราขึ้นมา ก็เรียกได้ว่าเรานี่เป็นผู้อพยพจากต่างดาราจักรได้เลยทีเดียว"  

(จาก Kristin Samuelson/Northwestern University)