นักดาราศาสตร์ค้นพบขอบของกาแล็กซีทางช้างเผือกที่ระยะ 40,000 ปีแสง

วันที่ 13 เมษายนที่ผ่านมา ทีมนักวิจัยจากมหาวิทยาลัยมอลตาได้ตีพิมพ์ผลงานวิจัยล่าสุดในวารสาร Astronomy & Astrophysics โดยระบุการค้นพบวิธีที่สามารถระบุขอบเขตของกาแล็กซีทางช้างเผือกได้สำเร็จ ซึ่งขอบของกาแล็กซีนั้นอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางประมาณ 11.28 ถึง 12.15 กิโลพาร์เซก หรือราว 40,000 ปีแสง 

โดยปกติแล้ว การระบุขอบของกาแล็กซีเป็นเรื่องยากเนื่องจากเราอาศัยอยู่ภายในนั้น และยิ่งห่างจากจุดศูนย์กลางออกไป ความหนาแน่นของกาแล็กซีก็จะลดลงเรื่อย ๆ ทำให้การนิยามคำว่าขอบนั้นซับซ้อน

ล่าสุดนักวิจัยกลุ่มนี้ได้นิยามขอบของกาแล็กซีว่าเป็นจุดสิ้นสุดของบริเวณที่มีการก่อตัวของดาวฤกษ์
การค้นพบนี้ไม่ใช่เรื่องง่าย โดยนักวิจัยใช้วิธีวิเคราะห์อายุของดาวฤกษ์ขนาดยักษ์มากกว่า 100,000 ดวง จากฐานข้อมูลการสำรวจหลายแห่ง เช่น APOGEE-DR17, LAMOST-DR3 และ Gaia
 
ผลการวิเคราะห์พบว่า ความสัมพันธ์ระหว่างตำแหน่งและอายุของดาวฤกษ์มีลักษณะเป็นกราฟรูปตัวยู (U-curve) หรือ ดาวฤกษ์ใกล้ศูนย์กลางมีอายุมากที่สุด จากนั้นอายุจะลดลงเมื่อออกห่าง จนถึงจุดหนึ่งที่การก่อตัวดาวฤกษ์หยุดลง ซึ่งถูกระบุว่าเป็นขอบของกาแล็กซี

นอกจากนี้ทีมนักวิจัยอธิบายเพิ่มเติมว่า ดาวฤกษ์ที่พบในบริเวณรอบนอกกาแล็กซีนั้นแท้จริงแล้ว คือ ดาวฤกษ์อพยพ (Migrant stars) ซึ่งก่อตัวขึ้นในอาณาเขตการสร้างดาวฤกษ์บริเวณด้านในของกาแล็กซี แต่ต่อมาพวกมันถูกผลักออกมาโดยแรงโน้มถ่วงจากแขนกังหันของกาแล็กซี หรือถูกเหวี่ยงออกมาโดยโครงสร้างรูปแท่งบริเวณใจกลาง (Central bar)

สำหรับสาเหตุที่ทำให้การก่อตัวของดาวฤกษ์ดวงใหม่ (Star formation) ต้องหยุดชะงักลงอย่างชัดเจนเมื่อถึงระยะ 40,000 ปีแสงนั้น งานวิจัยระบุว่ามาจาก 3 ปัจจัยหลัก ได้แก่ 

1. การเกิดเรโซแนนซ์ (Outer Lindblad Resonance) จากโครงสร้างรูปแท่งใจกลางกาแล็กซี ซึ่งเข้าไปรบกวนและกักขังการไหลของก๊าซให้อยู่แค่เพียงบริเวณด้านใน

2. การบิดเบี้ยวของระนาบกาแล็กซี (Galactic warp) ในระยะดังกล่าว ซึ่งทำให้ก๊าซเกิดการกระจายตัวครอบคลุมพื้นที่กว้างขึ้น

3. ความเจือจางของก๊าซ ก๊าซในบริเวณนั้นอาจเบาบางเกินกว่าที่จะสามารถเย็นตัวและรวมตัวกันเพื่อสร้างดาวฤกษ์ดวงใหม่ได้

การค้นพบครั้งนี้มีนัยสำคัญอย่างมาก เพราะมันช่วยจัดประเภทให้ทางช้างเผือกเป็นกาแล็กซีแบบจานชนิด Type-II หรือกาแล็กซีที่มีความสว่างจะลดลงแบบเอกซ์โพเนนเชียล ความสว่างจะลดลงเมื่อมีระยะทางห่างจากจุดศูนย์กลางมากขึ้น ซึ่งเป็นลักษณะของกาแล็กซีกังหันส่วนใหญ่ในเอกภพราว 60% มีลักษณะนี้

การวิจัยครั้งนี้ช่วยให้นักดาราศาสตร์สามารถแบ่งแยกได้อย่างชัดเจนว่า อาณาเขตอันรุ่งโรจน์และคึกคักในการสร้างดาวฤกษ์ของทางช้างเผือกสิ้นสุดลงที่ใด และจุดเริ่มต้นของพื้นที่รอบนอกที่เงียบสงบและกว้างขวางนั้นอยู่ตรงไหน