ستارگان گمشده کهکشانهای هابل و تصویر وب

تصاویر عمیق از خوشه‌های کهکشانی نور ستاره‌های سرگردان را نشان می‌دهد. چه چیزی این ستاره‌ها را از میزبانان خود جدا کرد؟

گاهی کهکشان‌ها ستاره‌های خود را از دست می‌دهند. همانطور که یک حرکت در یک پیاده‌رو شلوغ  باعث ریختن سکه‌ها روی زمین شود، فعل و انفعالات گرانشی بین کهکشان‌های پرجمعیت می‌تواند چند ستاره را از میزبان خود به فضای بین آنها پرتاب کند.

اخترشناسان کم‌نورترین درخشش را نور درون خوشه‌ای می‌نامند که باید از رصدخانه‌های قدرتمند از جمله تلسکوپ‌های هابل و جیمز وب برای جستجوی آن استفاده کنند. در دو دهه گذشته، تقریباً در هر خوشه کهکشانی که نگاه کرده‌ایم، این نور ستاره‌های سرگردان را دیده‌ایم. اما نحوه رسیدن به آنجا نامشخص باقی مانده است: آیا فعل و انفعالات گرانشی در درون خوشه به آرامی ستاره ها را از میزبانشان جدا می‌کند؟ یا با گرد هم آمدن خوشه‌ها دسته‌ای از ستارگان در یک حرکت از بین می‌روند؟

هیونجین جو و ام جیمز جی (دانشگاه یونسی، جمهوری کره) با مطالعه مجموعه‌ای از 10 خوشه کهکشانی یک قدم فراتر از مطالعات قبلی رفتند. تصاویر هابل با نوردهی طولانی نور درون خوشه‌ای را در 650000 سال نوری داخلی هر خوشه نشان می‌دهد. این خوشه‌ها در فاصله‌ای از زمین قرار دارند، که نشان‌دهنده جهان تقریباً یک چهارم تا نیمی از سن کنونی آن است.

نور درون خوشه‌ای با هابل اینها تصاویر تلسکوپ فضایی هابل از دو خوشه کهکشانی پرجرم به نام‌های MOO J1014+0038 (پانل سمت چپ) و SPT-CL J2106-5844 (پانل سمت راست) هستند. رنگ آبی از داده‌های هابل برای نشان دادن نور درون خوشه‌ای اضافه شده است.

علم: ناسا / ESA / STScI / جیمز جی (دانشگاه یونسی)؛ پردازش تصویر: Joseph DePasquale (STScI)

علی‌رغم گستره‌ای از فواصل، جو و جی دریافتند که همه خوشه‌ها تقریباً کسر یکسانی از نور درون خوشه‌ای دارند. به نظر می رسد که به این معنی است که آن کسری در طول زمان کیهانی تغییر نمی‌کند. محققان استدلال می‌کنند که نتیجه نشان می‌دهد که اکثر ستاره‌های سرگردان هنگام عبور از خوشه، یک به یک از کهکشان‌هایشان جدا نمی‌شوند، بلکه با ادغام خوشه‌ها و جدا شدن کهکشان‌ها، به‌طور عمده از بین می‌روند.

در ابتدا، به نظر می‌رسد که این با پیش‌بینی‌های نظری در تضاد است که درخشش نور درون خوشه‌ای در طول زمان رشد می‌کند. اما کریس میهوس (دانشگاه کیس وسترن رزرو)، که به انجام برخی از این پیش‌بینی‌ها کمک کرده است، می‌گوید که این در واقع مطابق با نظریه است.

میهوس خاطرنشان می کند که حتی اگر 10 خوشه‌ای که جو و جی مورد بررسی قرار دادند در فاصله‌های مختلفی قرار دارند و بنابراین در سنین مختلف در جهان زندگی می‌کنند، خود خوشه‌ها همه کاملاً رشد کرده‌اند. محققان این موضوع را تصدیق می‌کنند و خاطرنشان می‌کنند که هر یک از خوشه‌های آنها بین 100 تریلیون تا 1000 تریلیون جرم خورشید دارد که نمونه‌ای از خوشه‌های کهکشانی بالغ است.

ساعت کیهانی مهم نیست، ساعت خوشه‌ای مهم است. میهوس می‌گوید این خوشه چقدر سریع شکل گرفت. نظریه فعلی می‌گوید که هر خوشه از برخورد بسیاری از گروه‌های کوچکتر کهکشان‌ها شکل می‌گیرد و این ادغامها هستند که کهکشانها را جدا می‌کنند و بخشی از ستاره‌های آنها را در فضای بین کهکشانی آزاد می‌کنند.

بنابراین پیش‌بینی‌های نظری در واقع با آنچه جو و جی دریافتند موافق است: وقتی ستاره‌شناسان به یک خوشه کاملاً بالغ نگاه می‌کنند، بیشتر نوری که می‌بینند باید در واقع از ادغام‌های بزرگ باشد تا از کنده شدن آهسته‌تر ستاره‌ها.

میهوس می‌گوید: «آنچه واقعاً جالب خواهد بود، نگاه کردن به نور پراکنده در گروه‌های [کوچک‌تر] از کهکشان‌ها است، زیرا آن‌ها به خوشه‌های امروزی تبدیل خواهند شد».

ستاره‌های سرگردان با وب

اولین میدان عمیق وب اولین تصویر وب منتشر شده از یک خوشه کهکشانی به نام SMACS 0723 بود.

ناسا / ESA / CSA / STScI

مطالعه اخیر میریا مونتز و ایگناسیو تروجیللو (هر دو در موسسه اخترفیزیک اسپانیا) نشان می‌دهد که وب واقعاً قادر به کاوش نور درون خوشه‌ای است. اخترشناسان به سراغ تصویر منتشر شده زودهنگام وب از خوشه کهکشانی SMACS 0723 رفتند و نور درون خوشه‌ای آن را تا 1.5 میلیون سال نوری اندازه‌گیری کردند – دو برابر فاصله‌ای که با هابل ممکن بود.

در توافق با جو و جی، مونتز و تروجلیلو دریافتند که ستارگان گمشده در درونی‌ترین مناطق احتمالاً از یک ادغام بزرگ بوجود آمده‌اند. با این حال، آنها فکر می‌کنند که در مناطق بیرونی پراکنده‌تر به احتمال زیاد از فعل و انفعالات گرانشی در طول زمان کیهانی می‌آیند.

نور درون خوشه‌ای با JWSTArrows به برخی از ویژگی‌های مشهور نور درون خوشه‌ای در این تصویر ترکیبی از خوشه کهکشانی SMACS 0723 اشاره می کند.

Montes & Trujillo / Astrophysical Journal Letters 2022

این مطالعه تنها آغاز کار است. در طول این سال، وب قرار است چندین پروتو خوشه را مشاهده کند و ستاره‌های گمشده در این ساختارهای کمتر بالغ را روشن کند. مونتز و تروجیللو می‌نویسند: «مطالعات آینده در مورد نور درون خوشه‌ای قرار است درک ما از تشکیل خوشه را متحول کند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

HUBBLE AND WEBB IMAGE GALAXIES’ LOST STARS

BY: MONICA YOUNG JANUARY 25, 2023

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/hubble-and-webb-image-galaxies-lost-stars/