นักดาราศาสตร์ได้ใช้ข้อมูลจากกล้องโทรทรรศน์ของ NASA และ ESA ในการถ่ายรูปแผ่นที่ท้องฟ้าของส่วนของดาราจักรทางช้างเผือกที่เรียกว่า “Galactic Halo” ซึ่งเป็นพื้นที่ที่นอกแขนกังหันของกาแล็กซีซึ่งมีความหนาแน่นของดาวน้อยจนสามารถเรียกได้ว่าวางเปล่า อย่างไรก็ตามนักดาราศาสตร์คาดว่ามันน่าจะเป็นแหล่งที่เต็มไปด้วยสิ่งที่เรียกว่า “สสารมืด” หรือ “Dark Matter” ซึ่งหรือว่ามีอยู่เพียงแต่ตรวจจับได้ยากมาก
ผลงานชิ้นนี้ได้ถูกตีพิมพ์ไว้ในวารสาร Nature ชื่อว่า All-sky dynamical response of the Galactic halo to the Large Magellanic Cloud
ข้อมูลซึ่งถูกนำมาใช้ในการสร้างแผนที่มาจาก Gaia Mission ของ ESA และยาน NEOWISE (Near Earth Object Wide Field Infrared Survey Explorer) ของ NASA โดยใช้ข้อมูลในช่วงปี 2009 จนถึงปี 2018
จากแผนที่ท้องฟ้าอันใหม่นักดาราศาสตร์พบว่ากาแล็กซี Large Magellanic Cloud (LMC) นั้นจริง ๆ แล้วเล็กมาก LMC อยู่ห่างจากโลกไป 160,000 ปีแสง มีมวลน้อยกว่า 1 ใน 3 ของมวลกาแล็กซีทางช้างเผือก ชื่อที่ขึ้นต้นว่า Large นั้นหลอกดาว (ฮา) มันชื่อนั้นเพราะว่ามันใหญ่กว่ากาแล็กซีอีก 2 กาแล็กซีที่โคจรรอบกาแล็กซีทางช้างเผือก
LMC เองก็โคจรรอบ ๆ กาแล็กซีทางช้างเผือกผ่านพื้นที่ของ Galactic Halo (บริเวณที่เป็นสีฟ้า ๆ ทั้งหมดคือ Galactic Halo) เหมือนเรือ และแน่นอนว่าเวลาแล่นผ่านน้ำมันก็จะสร้างคลื่นไว้ด้วย LMC ก็สร้างคลื่นเหล่านี้ไว้ข้างหลังเช่นกัน (เรียกคลื่นเหล่านี้ว่า “Wake”)
แผนที่นี้เป็นครั้งแรกที่เราได้เห็นภายนอกของ Galactic Halo ของกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งที่ผ่านมาเราเคยทำแผนที่ได้แต่ภายในเท่านั้น จากภาพดังกล่าวคลื่นของ Galactic Halo ของกาแล็กซีทางช้างเผือกทอดยาวออกไป 200,000 – 325,000 ปีแสงจากใจกลางของกาแล็กซีเลยทีเดียว
และการรบกวน Galactic Halo จากคลื่นดังกล่าวยังจะทำให้เราสามารถศึกษาสิ่งที่เราไม่เคยศึกษาโดยตรงได้นั้นก็คือสสารมืด เนื่องจากสสารมืดไม่ดูดกลืนไม่สะท้อนไม่แผ่รังสีหรือแสงใด ๆ การจะตรวจจับสสารมืดนั้นสามารถทำได้เพียงสังเกตสิ่ง ๆ หนึ่งที่เป็น Principle ของเอกภาพนั้นก็คือ “แรงโน้มถ่วง” ถึงมันจะไม่ทำปฏิกิริยาใด ๆ กับแสง มันย่อมมีมวลและถ้ามันมีมวลมันย่อมมีแรงโน้มถ่วง
และที่เรารู้ว่าสสารมืดมีตัวตนอยู่แน่ ๆ เพราะว่ามันเป็นเหมือนเส้นใยโครงสร้างของกาแล็กซีต่าง ๆ รวมถึงโครงสร้างต่าง ๆ ของเอกภพ ทำให้กาแล็กซีคงตัวเป็นรูปเป็นร่างได้ ถ้าไม่มีมันกาแล็กซีอาจจะแตกเป็นชิ้น ๆ ไปแล้วก็ได้นั่นเอง นักวิทยาศาสตร์คาดว่าเอกภพน่าจะมีสสารมืดมากกว่าสสารสว่างที่เรามองเห็นได้ถึง 5 เท่า
มีหลายทฤษฎีที่สันนิษฐานการมีอยู่ของสสารมืดในที่ต่าง ๆ หนึ่งในนั้นก็คือที่ Galactic Halo ของกาแล็กซีทางช้างเผือก ซึ่งถ้าจริงหมายความสสารมืดก็เป็นส่วนหนึ่งของน้ำที่กาแล็กซี LMC ไหลผ่าน (ตามรูปข้างบน) หมายความว่ามันก็จะสร้างคลื่นของสสารมืดไปด้วยนั่นเอง เนื่องจากสสารมืดยังสามารถทำปฏิสัมพันธ์ต่าง ๆ กับสสารสว่างได้ผ่านแรงโน้มถ่วง หมายความว่าคลื่นสสารสว่างที่เรามองเห็นอาจจะมีลักษณะแปลกประหลาดเนื่องจากถูกอิทธิพลจากสสารมืดได้นั่นเอง
นอกจากนี้ถ้าในบริเวณดังกล่าวมีสสารมืดเป็นจำนวนมาก มันย่อมหมายถึงน้ำที่เยอะขึ้นหนาแน่นขึ้น ดังนั้นกาแล็กซี LMC ก็เหมือนกับกำลังฝ่ากระแสน้ำนิ่งไปเรื่อย ๆ วนโคจรรอบกาแล็กซีทางช้างเผือก แน่นอนว่ามันก็จะถูกแรงโน้มถ่วงของสสารมืดเหล่านั้นหน่วงมันไปเรื่อย ๆ จนกระทั่งสุดท้ายมันก็จะชนเข้ากับกาแล็กซีทางช้างเผือกในอีก 2 พันล้านปี ซึ่งนั้นก็จะอธิบายอีกด้วยว่าทำไมกาแล็กซีส่วนใหญ่ถึงไปชนกับกาแล็กซีอื่นได้ทั้ง ๆ ที่มันก็อยู่ใครอยู่มัน อันที่จริงแล้วนักดาราศาสตร์ยังบอกอีกด้วยว่ากาแล็กซีเราน่าจะไปชนกับกาแล็กซีเล็ก ๆ สักอันเมื่อประมาณ 10 พันล้านปีก่อน
การสำรวจแผ่นที่ท้องฟ้าเหล่านี้เพื่อศึกษาสสารมืดเพิ่มเติมจะทำให้เราได้ข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติของสสารมืดได้ เช่น มันเป็นอนุภาคชนิดไหนเหมือนสสารทั่วไปหรือไม่ นอกจากนี้ทีมนักวิจัยยังได้พยายามหาตำแหน่งของดาวกว่า 1,300 ดวงใน Halo และวัดระยะทางของมันด้วย Gaia Mission แต่อย่างไรก็ตามมันก็ไม่สามารถใช้หาระยะทางของดาวที่อยู่นอกกาแล็กซีทางช้างเผือกได้อยู่ดี
ทีมนักวิจัยจึงใช้ NEOWISE ในการหาแทนด้วยการหาลักษณะจำเพาะของแสงในดาวยักษ์แดงจากนั้นจึงใช้คุณสมบัติของพวกมันในการหาตำแหน่ง จึงได้ Chart ระยะทางเริ่มต้นตั้งแต่ 200,000 ปีแสงห่างจากใจกลางของทางช้างเผือกออกไปแล้วทะลุออกไปอีก 125,000 ปีแสงซึ่งเป็นระยะที่เกิดคลื่นจากการเคลื่อนที่ของ LMC อีกด้วย
จากการจำลองโครงสร้างและตำแหน่งของคลื่นดังกล่าวพบว่าข้อมูลตรงกับโมเดลที่จำลองมาจึงเป็นไปได้ว่า LMC โคจรรอบกาแล็กซีทางช้างเผือกมาแต่แรก เพราะหากมันมีหลายวงโคจรมาก่อนหน้านี้ คลื่นที่ได้น่าจะแตกต่างกันมากกว่านี้อย่างมีนัยสำคัญ จึงทำให้ได้ข้อสันนิษฐานด้วยว่า LMC น่าจะเกิดในสภาพแวดล้อมเดียวกับกาแล็กซีของเราและใกล้ ๆ เราเมื่อ 13 ล้านปีก่อน ก่อนที่วงโคจรของมันจะสั้นลงเรื่อย ๆ เนื่องจากแรงหน่วงนั่นเอง
ถึงอย่างนั้นการสังเกตการณ์สสารมืดก็ยังต้องดำเนินต่อไปเพื่อยืนยันการมีอยู่ของมันผ่านการตรวจจับโดยตรงสักวิธีหนึ่งนั่นเอง
เรียบเรียงโดย ทีมงาน SPACETH.CO
