اخترشناسان محل ساخت و ساز یک ابرشهر کهکشانی را کشف کردند!!

سمت چپ: ناحیه‌ای از آسمان که توسط تلسکوپ‌های متعدد مشاهده می‌شود که موقعیت پیش‌خوشه PHz G237.01+42.50 و کهکشان‌های عضو آن را نشان می‌دهد. سمت راست: نمای نزدیک از ناحیه مرکزی که برخی از این کهکشان‌ها را می‌توان دید. عکس: ESA/Herschel and XMM-Newton; NASA/Spitzer; NAOJ/Subaru; Large Binocular Telescope; ESO/VISTA. Polletta, M. et al. 2021; Koyama, Y. et al. 2021

درک اینکه کهکشان ها چقدر بزرگ هستند سخت است.

اگر چراغ قوه را به سمت هسته کهکشان راه شیری بگیرید، باید نزدیک به 26000 سال منتظر نور برای رسیدن به آنجا باشید – سریع‌ترین چیز در کیهان! – و ما حتی در نیمه راه به لبه کهکشان نرسیده‌ایم. صفحه مسطح کهکشان راه شیری 120000 سال نوری است.

کهکشان‌ها بسیار زیاد هستند. بنابراین وقتی می‌گویم خوشه‌های کهکشانی بزرگ هستند، باور کنید. آنها میلیون‌ها سال نوری وسعت دارند و می‌توانند شامل صدها کهکشان مانند کهکشان ما و در مجموع هزاران (از جمله کهکشان‌های کوچکتر) باشند.

اما خوشه‌ها از کجا می‌آیند؟ ما فکر می‌کنیم که آنها از ابرهای واقعاً عظیم گازی که در امتداد داربست ماده تاریک در کیهان تشکیل می‌شوند و می‌تواند صدها میلیون سال نوری طول داشته باشد. همانطور که آنها شکل می‌گیرند از نظر فنی پروتوکلاستر هستند. کهکشان‌های عضو همراه با آنها شکل می‌گیرند، برخی از آنها شروع اولیه دارند و به سرعت در حال رشد هستند.

خوشه کهکشانی عظیم Abell 2163 در فاصله 2.5 بیلیون سال نوری از ما قرار دارد و شامل صدها کهکشان پرجرم است. اعتبار: ESA / هابل و ناسا

همه اینها تا همین اواخر کاملاً به صورت تئوری بود، زمانی که ستاره‌شناسان شروع به یافتن پیش خوشه‌ها (و حتی پیش‌ابرخوشه‌ها، خوشه‌هایی از خوشه‌های هنوز در حال تشکیل) در آسمان کردند. ماموریت پلانک آژانس فضایی اروپا، که کل آسمان را در طول موج‌های طولانی نور مشاهده کرد، چند هزار پیش‌خوشه کهکشانی نامزد پیدا کرد که باورنکردنی است. یکی از این پیش‌خوشه‌ها PHz G237.01+42.50 نام دارد و اخترشناسان فقط نگاهی دقیق‌تر به آن انداختند تا ببینند چه می‌کند.

این پیش‌خوشه در داده‌های پلانک کشف شد. کهکشان‌های جوانی که به سرعت ستاره‌ها را در طول موج‌هایی که پلانک می‌دید می‌درخشند. در یک پیش‌خوشه، تعداد زیادی از این نوع کهکشان‌ها در آسمان نزدیک به هم وجود خواهند داشت، بنابراین اخترشناسان به دنبال توده‌های حباب‌های درخشان در داده‌های پلانک بودند و PHz G237.01+42.50 را پیدا کردند. همچنین در بخشی از آسمان است که به‌عنوان بخشی از پروژه‌ای به نام بررسی تکامل کیهانی رصد شد که از ناوگانی از رصدخانه‌های مختلف برای بررسی رفتار کهکشان‌ها در سراسر طیف الکترومغناطیسی استفاده می‌کرد.

پیش‌خوشه PHz G237.01+42.50 دارای کهکشان‌های کافی در طول فرآیند شکل‌گیری خود است تا آنها را شناسایی کنند و اخترشناسان توانستند در مجموع شماره 31 را شناسایی کنند. همه اینها در حدود 10.7 بیلیون سال نوری زمین قرار دارند، بنابراین ما آنها را همانطور می‌بینیم که زمانی که کیهان کمی کمتر از سه بیلیون سال سن داشت. به عبارت دیگر، جوان و هنوز در حال شکل‌گیری.

مجموع جرمی که آنها برای این منظومه پیدا کرده‌اند ترسناک است: برای ساختن حدود 500 تریلیون ستاره مانند خورشید کافی است!.

مشخص نیست در حال حاضر چند ستاره در تمام کهکشان‌هایی که در آنجا شکل می‌گیرند ساخته می‌شوند، اما چیزی بین 4000 تا 10000 برابر جرم خورشید در سال است. این بیش از هزار برابر نرخ تولد ستاره‌ای کهکشان راه شیری است، اما باز هم این خیلی تعجب‌آور نیست. ما در مورد کهکشان‌های زیادی در آنجا صحبت می‌کنیم، و در اوایل جهان کهکشان‌ها با سرعت بسیار بالاتری نسبت به امروز، ستاره‌ها را بیرون می‌کشیدند.

چیز دیگری که آنها دریافتند این بود که به نظر می‌رسد دو زیرمجموعه در اینجا وجود دارد، خوشه‌های کوچکتر تشکیل دهنده احتمالا به هم متصل هستند (یکی در حدود 10.65 و دیگری در حدود 10.7 بیلیون سال نوری ما). این تفاوت 50 میلیون سال نوری است که به اندازه کافی نزدیک است که ممکن است از نظر فیزیکی به هم متصل شوند. به عنوان مثال، نزدیکترین خوشه موجود به کهکشان راه شیری، خوشه سنبله است که تقریباً 50 تا 60 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد و ما کم و بیش در دورترین حومه آن هستیم.

که نکته‌ای را مطرح می‌کند. مطالعه خوشه‌هایی که نسبتاً به ما نزدیک هستند، آسان‌تر از خوشه‌های دور هستند، اما ما آنها را کم و بیش به همین شکلی که اکنون هستند، مدت ها پس از شکل‌گیری می‌بینیم. ما می‌توانیم چیزهای زیادی در مورد آنها یاد بگیریم، اما سخت است که بدانیم آیا آنچه می‌بینیم به دلیل نحوه شکل‌گیری آنها است یا چیزهایی که پس از آن اتفاق افتاده است. خوشه دوشیزه کهکشان M87 را در مرکز خود دارد – این کهکشان با ابرسیاهچاله پرجرمی است که در سال 2019 تصاویری از آن گرفتیم.

کهکشان M87 دارای یک جت قوی از مواد است که از سیاهچاله مرکزی خود دور می‌شود و نیروی آن توسط میدان مغناطیسی عظیم ماده که در شرف افتادن به درون سیاهچاله است، تامین می‌شود.

اعتبار:  NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA); Acknowledgment: P. Cote (Herzberg Institute of Astrophysics) and E. Baltz (Stanford University)

همچنین یک کهکشان فعال است: موادی مانند گاز و غبار کهکشان در مرکز آن فرو می‌روند. اما وقتی به پایین می‌افتد، به‌طور باورنکردنی داغ می‌شود و چنان می‌درخشد که در واقع می‌تواند از مجموع همه ستاره‌های کهکشان درخشان‌تر باشد. ما به آن کهکشان های فعال می‌گوییم. آیا آن‌ها تمایل دارند به هسته خوشه نزدیک‌تر باشند، و اگر چنین است، بعداً فعال می‌شوند یا چون در هسته هستند فعال هستند؟

با PHz G237.01+42.50 آنها متوجه می‌شوند که حدود 20 درصد کهکشان‌ها فعال هستند و هسته خوشه دارای درصد بیشتری از کهکشان‌های فعال و کهکشانی‌هایی با سرعت تشکیل ستاره بالاتر از کل خوشه است. این امر نشان می‌دهد که شرایط محیطی در رشد کهکشان‌ها و ساختن این کهکشان‌ها به آن چیزی که هستند، مهم هستند.

آن‌ها همچنین PHz G237.01+42.50 را با دیگر پیش‌خوشه‌هایی در همان فاصله از ما مقایسه کردند و دریافتند که از بسیاری جهات، از جمله سرعت شکل‌گیری ستارگان در کهکشان‌های شهروند و توده‌های آن کهکشان‌ها، نسبتاً معمولی است. از سوی دیگر، آنها همچنین دریافتند که پیش‌خوشه‌ها دارای درصدهای متفاوتی از کهکشان‌ها هستند که کهکشان‌های ستاره‌ساز معمولی هستند، کهکشان‌هایی که دارای ستاره‌هایی هستند که به سرعت در حال شکل‌گیری هستند و آنهایی که خاموش می‌شوند (اصلاً ستاره‌های زیادی تشکیل نمی‌دهند). که باز هم نشان می‌دهد که شرایط محیطی در خوشه‌های جوان ممکن است نحوه رشد و تکامل کهکشان‌ها را دیکته کند.

شما می‌توانید ستاره‌ها را به عنوان بلوک‌های سازنده کهکشان ها در نظر بگیرید، اما کهکشان‌ها بلوک‌های سازنده جهان هستند. با وجود همه چیزهایی که هنوز اسرار زیادی در مورد آنها وجود دارد که باید حل شوند، از جمله نحوه تولد آنها و اینکه محل تولد آنها چگونه تحت تأثیر قرار می‌گیرد. هرچه بتوانیم پیش‌خوشه‌های بیشتری را پیدا و بررسی کنیم، بهتر می‌توانیم تاریخ درهم‌تنیده راه شیری خودمان را نیز بشناسیم.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

ASTRONOMERS SPOT THE CONSTRUCTION SITE FOR A GALACTIC SUPERCITY

By Phil Plait  NOVEMBER 22, 2021, 9:00 AM ET

https://www.syfy.com/syfy-wire/bad-astronomy-protocluster-found-11-billion-light-years-from-earth