بیشتر کهکشان‌های همراه راه شیری تازه‌واردانی از گوشه‌ای از فضا هستند!!

کهکشان ما، کهکشان راه شیری، توسط حدود پنجاه کهکشان کوتوله احاطه شده است. بیشتر این کهکشان‌ها فقط توسط تلسکوپ قابل شناسایی هستند و نام آن‌ها بر اساس صورت فلکی موقعیت آنها در آسمان (مثلاً اژدها، مجسمه‌ساز یا اسد) نامگذاری شده‌اند. با این حال، دو کهکشان کوتوله مشهور، ابر ماژلانی بزرگ (LMC) و ابر ماژلانی کوچک (SMC) نامیده می‌شوند و این دو کهکشان به راحتی با چشم غیرمسلح قابل مشاهده هستند. به طور سنتی این کهکشان‌های کوتوله به عنوان قمرهایی در مدار کهکشان راه شیری برای چندین بیلیون سال در نظر گرفته می‌شوند. با این حال، اکنون داده‌های جدید فضاپیمای گایا ESA نشان می‌دهد که اکثر کهکشان‌های کوتوله برای اولین بار از راه شیری می‌گذرند. این امر اخترشناسان را وادار می‌کند تا تاریخچه راه شیری و نحوه شکل‌گیری آن را به همراه ماهیت و ترکیب خود کهکشان‌های کوتوله بازنگری کنند. اعتبار: ESA/Gaia/DPAC، CC BY-SA 3.0 IGO

داده‌های ماموریت گایا ESA در حال بازنویسی تاریخ کهکشان ما، کهکشان راه شیری است. آنچه که به طور سنتی به عنوان کهکشان‌های اقماری راه شیری در نظر گرفته می‌شد، اکنون مشخص شده است که عمدتاً تازه‌واردان به محیط کهکشانی ما هستند.

کهکشان کوتوله مجموعه‌ای از هزار تا چند بیلیون ستاره است. برای دهه‌ها باور عمومی بر این بود که کهکشان‌های کوتوله‌ای که راه شیری را احاطه کرده‌اند، قمرهایی هستند، به این معنی که آنها در مدار اطراف کهکشان ما گرفتار شده‌اند و برای بیلیونها سال همراهان همیشگی ما بوده‌اند. اکنون حرکات این کهکشان‌های کوتوله با دقت بی‌سابقه‌ای به لطف داده‌های انتشار سومین اطلاعات اولیه گایا محاسبه شده و نتایج شگفت‌آور هستند.

فرانسوا هامر، رصدخانه پاریس، دانشگاه علوم پاریس و اسناد، فرانسه، و همکارانش از سراسر اروپا و چین، از داده‌های گایا برای محاسبه حرکت 40 کهکشان کوتوله در اطراف کهکشان راه شیری استفاده کردند. آنها این کار را با محاسبه مجموعه‌ای از مقادیر معروف به سرعت‌های سه‌بعدی برای هر کهکشان انجام دادند و سپس از آن‌ها برای محاسبه انرژی مداری کهکشان و تکانه زاویه‌ای (چرخشی) استفاده کردند.

آنها دریافتند که این کهکشان‌ها بسیار سریعتر از ستارگان غول پیکر و خوشه‌های ستاره‌ای حرکت می کنند که به دور کهکشان راه شیری می‌چرخند. آنقدر سریع که هنوز نمی‌توانستند در مداری به دور کهکشان راه شیری بچرخند، جایی که برهمکنش با کهکشان ما و محتویات آن انرژی مداری و حرکت زاویه‌ای آن‌ها را کاهش می‌داد.

کهکشان ما در گذشته خود تعدادی کهکشان کوتوله را خورده است. به عنوان مثال، 8 تا 10 بیلیون سال پیش، یک کهکشان کوتوله به نام گایا-انسلادوس توسط کهکشان راه شیری جذب شد. ستاره‌های آن را می‌توان در داده‌های گایا به دلیل مدارهای غیرعادی و طیف انرژی‌هایی که دارند شناسایی کرد.

اخیراً، 4 تا 5 بیلیون سال پیش، کهکشان کوتوله قوس توسط کهکشان راه شیری دستگیر شد و در حال حاضر در مرحله تکه تکه و جذب شدن است. انرژی ستارگان آن بیشتر از انرژی گایا-انسلادوس است، که نشان‌دهنده زمان کوتاه‌تری است که آنها تحت تأثیر کهکشان راه شیری قرار گرفته‌اند.

در مورد کهکشان‌های کوتوله در مطالعه جدید که اکثر کهکشان‌های کوتوله اطراف راه شیری را نشان می‌دهند، انرژی آنها همچنان بالاتر است. این امر نشان می‌دهد که آنها فقط در چند بیلیون سال گذشته به مجاورت ما رسیده‌اند.

این کشف بازتابی است که درباره ابر ماژلانی بزرگ (LMC)، یک کهکشان کوتوله بزرگتر به راه شیری نزدیک است که به صورت لکه نور در آسمان شب از نیمکره جنوبی قابل مشاهده است. LMC همچنین تا سال 2000 تصور می‌شد که یک کهکشان اقماری کهکشان راه شیری باشد، زمانی که ستاره شناسان سرعت آن را اندازه گرفتند و دریافتند که آنقدر سریع حرکت می‌کند که نمی‌تواند از نظر گرانشی محدود شود. به جای یک همراه، LMC برای اولین بار در حال بازدید است. اکنون می‌دانیم که همین امر برای اکثر کهکشان‌های کوتوله نیز صادق است.

پس آیا این تازه‌واردها در مدار قرار می‌گیرند یا به سادگی از کنار ما عبور می‌کنند؟ فرانسوا می‌گوید: «برخی از آنها توسط کهکشان راه شیری دستگیر خواهند شد و به قمر تبدیل خواهند شد.

اما گفتن آن دشوار است زیرا به جرم دقیق کهکشان راه شیری بستگی دارد و این کمیتی است که محاسبه آن با هر دقت واقعی برای اخترشناسان دشوار است. تخمین‌ها با ضریب دو تغییر می‌کنند.

کشف انرژی‌های کهکشان‌های کوتوله بسیار مهم است، زیرا ما را وادار می‌کند تا ماهیت خود کهکشان‌های کوتوله را دوباره ارزیابی کنیم.

همانطور که یک کهکشان کوتوله به دور آن می چرخد، کشش گرانشی کهکشان راه شیری سعی می کند آن را از هم جدا کند. در فیزیک این به عنوان نیروی جزر و مدی شناخته می شود. فرانسوا می گوید: کهکشان راه شیری یک کهکشان بزرگ است، بنابراین نیروی جزر و مدی آن به سادگی غول پیکر است و نابود کردن کهکشان کوتوله پس از شاید یک یا دو گذر بسیار آسان است.

به عبارت دیگر، همدم شدن کهکشان راه شیری حکم مرگ کهکشان‌های کوتوله است. تنها چیزی که می‌تواند در برابر چنگال ویرانگر کهکشان ما مقاومت کند این است که کوتوله دارای مقدار قابل توجهی ماده تاریک باشد. ماده تاریک ماده اسرارآمیزی است که اخترشناسان فکر می‌کنند در جهان وجود دارد تا گرانش اضافی برای نگه داشتن کهکشان‌های منفرد را فراهم کند.

و بنابراین، در دیدگاه سنتی که کوتوله‌های راه شیری کهکشان‌های اقماری هستند که بیلیونها سال در مدار بوده‌اند، فرض بر این بود که ماده تاریک بر آن‌ها تسلط دارد تا نیروی جزر و مد کهکشان راه شیری را متعادل کند و آنها را دست نخورده نگه دارد. این واقعیت که گایا فاش کرده است که اکثر کهکشان‌های کوتوله برای اولین بار دور کهکشان راه شیری می‌چرخند.

تیمو پروستی، دانشمند پروژه گایا، ESA می‌گوید:”تا حد زیادی به لطف گایا، اکنون واضح است که تاریخ راه شیری بسیار بیشتر از آنچه است که ستاره‌شناسان قبلاً درک کرده بودند. با بررسی این سرنخ‌های وسوسه‌انگیز، ما امیدواریم که فصل‌های جذاب گذشته کهکشان خود را بیشتر پژوهش کنیم.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Gaia reveals that most Milky Way companion galaxies are newcomers to our corner of space

by European Space Agency NOVEMBER 25, 2021

https://phys.org/news/2021-11-gaia-reveals-milky-companion-galaxies.html