สมาคมดาราศาสตร์ไทย

สสารมืดในดาราจักรรี

สสารมืดในดาราจักรรี

15 พ.ค. 2546
รายงานโดย: วิมุติ วสะหลาย (wimut@hotmail.com)
เป็นที่ยอมรับกันมาอย่างกว้างขวางว่า ราว 90 เปอร์เซ็นต์ของมวลในเอกภพเป็นมวลของสสารที่มองไม่เห็นหรือที่เรียกกันว่า สสารมืด แนวคิดนี้เกิดขึ้นในต้นทศวรรษ 1970 โดย วีรา รูบิน เพื่ออธิบายการเคลื่อนที่แปลกประหลาดที่ขอบด้านนอกของดาราจักรชนิดก้นหอย ซึ่งมีความเร็วไม่สอดคล้องกับการกระจายมวลตามรูปของดาราจักรที่ปรากฏ หากมวลของดาราจักรมีการกระจายเช่นเดียวกับรูปของดาราจักรนั่นคือมีมวลแน่นที่สุดตรงดุมของดาราจักรที่สว่างที่สุด ขอบนอกของดาราจักรควรจะเคลื่อนที่ช้าตามหลักการทรงโมเมนตัม แต่จากการสำรวจพบว่าขอบนอกของดาราจักรเคลื่อนที่เร็วกว่าที่ควรจะเป็น รูบินสันนิษฐานว่าน่าจะมีสสารมืดซึมแทรกอยู่ทั่วบริเวณขอบนอกดาราจักร ซึ่งสสารมืดนี้ทำให้ดาราจักรมีมวลมากพอที่จะทำให้ขอบดาราจักรมีการเคลื่อนที่เร็วขนาดนั้นได้ 

อย่างไรก็ตาม ตลอดเวลาที่ผ่านมาการวัดความเร็วของขอบนอกดาราจักรทำได้เฉพาะกับดาราจักรชนิดก้นหอยเท่านั้น ไม่สามารถทำกับดาราจักรชนิดอื่นได้เลย 

เมื่อไม่นานมานี้ นักดาราศาสตร์คณะหนึ่งจากออสเตรเลีย อิตาลี เนเธอร์แลนด์ และสหราชอาณาจักรได้พยายามทำลายจำกัดนี้โดยอาศัยความสามารถของอุปกรณ์ใหม่ชื่อว่า สเปกโทรกราฟเนบิวลาดาวเคราะห์ ทำให้นักดาราศาสตร์สามารถวัดการเคลื่อนที่ของบริเวณด้านนอกของดาราจักรชนิดรีได้ แม้จะอยู่ห่างไกลออกไปมาก ๆ ดังนั้นจึงสามารถหามวลรวมของบริเวณขอบนอกของดาราจักรนั้นได้ 

ก่อนหน้าการสำรวจนักดาราศาสตร์คาดว่าบริเวณขอบของดาราจักรทรงรีก็ควรจะเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูงเช่นเดียวกับที่พบในดาราจักรชนิดก้นหอย ผลการสำรวจกลับสร้างความประหลาดใจให้กับนักดาราศาสตร์อย่างมาก เพราะพบว่าเนบิวลาดาวเคราะห์บริเวณขอบนอกของดาราจักรรีที่สำรวจเคลื่อนที่ค่อนข้างช้า ราวกับไม่มีสสารมืดอยู่เลย 

สมมติฐานเบื้องต้นในขณะนี้คือ ดาราจักรรีส่วนใหญ่พบในบริเวณหนาแน่นของกระจุกดาราจักร ซึ่งดาราจักรต่าง ๆ มีการชนกันบ่อยครั้ง อันตรกิริยารุนแรงที่เกิดขึ้นนี้อาจทำให้สสารมืดหลุดหายไปก็ได้ 



ตำแหน่งของเนบิวลาดาวเคราะห์ในดาราจักร M105 จุดสีแดงมีทิศทางการเคลื่อนที่ถอยห่างออกไป ส่วนจุดสีน้ำเงินมีทิศทางเข้าหาเรา จุดขนาดใหญ่แสดงว่าเคลื่อนที่เร็ว จุดเล็กแสดงว่าเคลื่อนที่ช้า (Planetary Nebula Spectrograph Team/2MASS/UMass/IPAC-Caltech/NASA/NSF)

NGC 4636 ดาราจักรรีดาราจักรหนึ่งในกระจุกดาราจักรหญิงสาว (ภาพจาก DSS)

NGC 4636 ดาราจักรรีดาราจักรหนึ่งในกระจุกดาราจักรหญิงสาว (ภาพจาก DSS)

ดาราจักร M105 (ขวา) ในกลุ่มดาวสิงโต เป็นดาราจักรรีที่ใช้ในการศึกษาวัตถุมืดในครั้งนี้ ดาราจักรก้นหอยทางซ้ายคือ NGC 3379 (ภาพจาก NOAO/AURA/NSF)

ดาราจักร M105 (ขวา) ในกลุ่มดาวสิงโต เป็นดาราจักรรีที่ใช้ในการศึกษาวัตถุมืดในครั้งนี้ ดาราจักรก้นหอยทางซ้ายคือ NGC 3379 (ภาพจาก NOAO/AURA/NSF)

ที่มา: