تکامل کهکشان: یک عاشقانه کیهانی نوشته شده در ستارگان

محققان این کشف را در ناحیه داخلی یک کهکشان مارپیچی (موسوم به کهکشان NGC 4424)، شبیه کهکشان ما – کهکشان راه شیری – انجام دادند. اعتبار: دانشگاه فناوری سوئینبرن

یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان گامی رو به جلو در درک تکامل کهکشان‌ها برداشته‌اند و با این کار، داستانی را روایت کرده‌اند که در آسمان نوشته شده است.

مدت‌هاست که این موضوع که چگونه برخی کهکشان‌های مارپیچی سیاهچاله مرکزی خود را به دست آورده‌اند، معما بوده است. با ترکیب مشاهدات مرئی و اشعه ایکس، اخترشناسان اکنون آثاری از کهکشانی که احتمالا زمانی یک کهکشان کروی شکل کوچک بوده است، در حال سقوط در یک کهکشان مارپیچی و ارائه چیزی که تصور می‌شود سیاهچاله با اندازه مناسب است، کشف کرده‌اند.

حقایق یک عاشقانه کیهانی را روایت می‌کنند، شباهتی که از چشم نویسنده اصلی این تحقیق جدید، پروفسور آلیستر گراهام، از مرکز اخترفیزیک و ابررایانه سوین‌بورن و آموزش نجوم آنلاین سوین‌بورن دور نمانده است.

کهکشان‌ها می‌توانند جاذبه متقابل (گرانشی) برای یکدیگر داشته باشند. بدنه یک کهکشان کوچکتر ممکن است در طول زمان محو شود، اما قلب آن با سقوط در کهکشان بزرگتر و شریک شدن با یک کهکشان دست نخورده باقی می‌ماند.

در این مورد، قلب یک خوشه میلیونی از ستاره است که با تلسکوپ فضایی هابل در نزدیکی مرکز کهکشان مارپیچی NGC 4424 دیده می‌شود.

NGC 4424 قبلاً برای نشان دادن علائم فعالیت از یک رویداد ادغام گذشته شناخته شده بود. پروفسور گراهام می‌گوید: “یک رویداد ستاره‌سازی در کمتر از 500 میلیون سال پیش وجود داشته است. می‌توان آن را به عنوان یک مهمانی عروسی کهکشانی ستاره‌ای در نظر گرفت که با اعلام رویداد آینده مرتبط است.”

با این حال، او به سرعت اضافه می‌کند که “به نظر می‌رسد این یک کشف مهم برای درک تکامل همزمان سیاهچاله‌ها و کهکشان‌ها باشد.”

تصاویر بزرگنمایی شده از کهکشان NGC 4424 دید بهتری از خوشه ستاره‌ای به آنها ارائه می‌دهد. اعتبار: NASA/ESA, Or Graur (University of Portsmouth), Adam Riess (Johns Hopkins University), Lisa Frattare (Space Telescope Science Institute)

این اولین کهکشان در حال سقوط است که دارای یک سیاهچاله پرجرم است. این کشف به درک ما از چگونگی پیدایش سیاهچاله‌ها در داخل کهکشان‌های مارپیچی کمک می‌کند.

اخترشناسان به طور غیررسمی این خوشه ستاره‌ای را «نیخولی» نامیده‌اند. آنها برای این کلمه به قبیله سومی در ایالت ناگالند هند روی آوردند که برای دوره جشنی استفاده می‌شود که در آن نوادگان شکارچیان جشن می‌گیرند و آرزوی برداشت و جمع‌آوری غنی را دارند. برای اخترشناسانی که از فضا به عنوان “میدان” یاد می‌کنند و کشف آنها بر چگونگی برداشت یک کهکشان بزرگتر از کهکشان کوچکتر تمرکز دارد، مناسب به نظر می‌رسید.

پروفسور روبرتو سوریا، یکی از نویسندگان آکادمی علوم چین، تصویری از رصدخانه پرتو ایکس چاندرا به دست آورد که یک منبع پرتو ایکس پرانرژی را نشان می‌دهد که از خوشه ستاره‌ای کشیده که در تصویر هابل دیده می‌شود.

سوریا می‌گوید: «ما احتمالاً شاهد فعالیت اطراف سیاه‌چاله‌ای هستیم که در آن خوشه ستاره‌ای در مرکز کهکشان در حال سقوط بود.

اگرچه 50 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد، اما هر متر مربع از زمین تقریباً هر 80 ثانیه یک بار با اشعه ایکس از این سیاهچاله فعال غرق می‌شود. کانون پرتو ایکس تنها 1300 سال نوری از مرکز NGC 4424 فاصله دارد، کهکشانی با وسعت حدود شصت هزار سال نوری می‌باشد.

بدنه اصلی کهکشان کوچک‌تر – که زمانی خوشه ستاره‌ای انعطاف‌پذیر را در خود جای داده بود – اکنون در ایجاد “برآمدگی” درونی ستارگان در بالا و پایین دیسک کهکشان مارپیچی کمک می‌کند که شامل نوار و الگوی مارپیچی است.

ستاره‌شناسان دور خوشه ستاره‌ای گرد آمده‌اند که به طور غیررسمی نیخولی نامیده می‌شود. اعتبار: NASA/ESA، بوگدان سیامبور (رصدخانه پاریس)، آلیستر گراهام (دانشگاه فناوری سوئینبرن)

بهترین تخمین این تیم برای جرم سیاهچاله هفتاد هزار برابر جرم خورشید ما است. این جرم آن را به عنوان نامزدی برای جمعیت ناپدید شده سیاه‌چاله‌های «جرم متوسط» با جرم بیشتر از ستاره‌ها و کوچک‌تر از سیاه‌چاله‌های کلان پرجرم شناخته شده در مرکز کهکشان‌های غول‌پیکر، مانند M87، که اغلب به عنوان اولین تصویر معروف از یک سیاهچاله که توسط تلسکوپ افق رویداد گرفته شده است.

گراهام می گوید: «این به خودی خود هیجان‌انگیز است. علاوه بر این، این جرم با آنچه برابری می‌کند که در مرکز NGC 4424 انتظار می‌رود.

دکتر بن دیویس، یکی از نویسندگان دانشگاه نیویورک در ابوظبی می‌گوید: «ممکن است شاهد یک مکانیسم تامین سیاهچاله‌ها در کهکشان‌های مارپیچی باشیم.

دیویس می‌گوید: «به‌علاوه، برخوردهای احتمالی با دیگر سیاه‌چاله‌ها، این مکان را به محیطی ایده‌آل برای گسیل امواج گرانشی با طول موج بلند در فضا تبدیل می‌کند.»

گام بعدی

پروفسور گراهام، پروفسور سوریا و دکتر دیویس مصمم هستند که کهکشانهای در حال سقوط بیشتری حاوی سیاهچاله‌ها را در حرکت خود بیابند تا پاسخ دهند که چگونه سیاهچاله‌ها در داخل کهکشانهای مارپیچی قرار می‌گیرند.

پروفسور گراهام و دکتر بن دیویس همچنین اعضای کنسرسیوم LISA هستند که آنتن فضایی تداخل‌سنج لیزری آن، با نام مستعار LISA، و ماموریت‌های فضایی چینی TianQin  برای کشف رویدادهای مربوط به برخورد سیاهچاله‌های بزرگ کار می‌کنند.

شاید اکتشافات آینده آنها بتواند دنباله رمانتیکی باشد، شبیه چیزی که شلدون از “نظریه انفجار بزرگ” ممکن است نوشته باشد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Galaxy evolution: A cosmic romance written in the stars

by Swinburne University of Technology JANUARY 19, 2022

https://phys.org/news/2022-01-galaxy-evolution-cosmic-romance-written.html