باستانی‌ترین کهکشان مارپیچی

ستاره‌شناسان با کشف بازوهای مارپیچی در کهکشان واقع در اوایل جهان شگفت زده شدند. این امر باعث می‌شود کهکشان، BRI 1335-0417، قدیمی‌ترین کهکشان مارپیچی باشد که تاکنون پیدا شده است و سرنخی از نحوه و زمان تشکیل کهکشانهای مارپیچی فراهم می‌کند.

باستانی‌ترین کهکشان مارپیچی کشف شده تاکنون، به نام BRI 1335-0417، در فاصله 12.4 میلیارد سال نوری و در یک زمان تنها 1.4 بیلیون سال پس از انفجار بزرگ بوجود آمده است. بازوهای مارپیچی در دو طرف ناحیه جمع و جور و روشن در مرکز کهکشان قابل مشاهده هستند. تصویر از  ALMA / T. Tsukui & S. Iguchi.

کهکشانهای مارپیچی زیبا همان چیزی هستند که وقتی کسی کلمه کهکشان را ذکر می‌کند اغلب به آن فکر می‌کنیم. راه شیری خودمان یک کهکشان مارپیچی است. این کهکشانها در جهان نزدیک بسیار رایج هستند. اما ستاره‌شناسان که به گذشته و زمان دورتر نگاه می‌کنند، تعداد کمتری کهکشان مارپیچی در میان کهکشانهای جهان ما مشاهده می‌کنند. در عوض، وقتی به فضا می‌رویم – و به گذشته باز می‌گردیم – کهکشانها از نظر شکل نامنظم‌تر هستند. بنابراین، نحوه و زمان تشکیل کهکشانهای مارپیچی یکی از سوالات کلاسیک نجوم است و بنابراین با کمی هیجان در 20 می 2021 بود که منجمان از کشف قدیمی‌ترین کهکشان مارپیچی خبر دادند.

این کهکشان موسوم به BRI 1335-0417 است که تنها 1.4 بیلیون سال پس از انفجار بزرگ بوجود آمد که برابر با فاصله 12.4 بیلیون سال نوری از ما است. خیلی دور – خیلی دور به گذشته – و هنوز این کهکشان بازوهای مارپیچی کاملاً مشخصی دارد! واضح است که این کهکشان سهم مهمی در پاسخ دادن به سوالات مربوط به ریشه کهکشانهای مارپیچی دارد.

ستاره شناسان مقاله ای در مورد یافته های خود در مجله معتبر Science در 20 می 2021 منتشر کردند.

کهکشان مارپیچی چیست؟

کهکشانها اشکال مختلفی دارند و براساس مورفولوژی طبقه‌بندی می‌شوند (به معنی شکل ظاهری آنها). کهکشانهای بیضوی، مارپیچی و به طرز عجیبی نامنظمی وجود دارد که همگی دارای ویژگی‌های مختلفی هستند. کهکشانهای مارپیچی از یک برآمدگی مرکزی ستارگان قدیمی، یک دیسک چرخان تخت و بازوهای مارپیچی تشکیل شده‌اند. کهکشانهای مارپیچی اساساً در جهان مجاور وجود دارند. همانطور که به زمان گذشته نزدیک می‌شوید، مارپیچهای کمتری می‌بینید.

تاکافومی تسوکویی در دانشگاه سوکندایی در ژاپن نویسنده اصلی مقاله جدید است. وی در بیانیه‌ای گفت:

من هیجان زده شدم زیرا هرگز چنین شواهد واضحی از دیسک چرخان، ساختار مارپیچ و ساختار جرم متمرکز را در کهکشان دوردست ندیده بودم.

3 نوع متداول کهکشان. ردیف بالا تصاویر شماتیک را نشان می‌دهد و ردیف پایین تصاویر واقعی کهکشانها را نشان می‌دهد که متناسب با هر 3 دسته است. تصویر از A. Feild / STScI / Hubblesite.

مشاهده قدیمی‌ترین کهکشان مارپیچی

منجمان برای مطالعه کهکشان BRI 1335-0417 از یک تلسکوپ رادیویی، آرایه بزرگ آتاکاما یا تلسکوپ آلما استفاده کردند. این رصدخانه – واقع در صحرای آتاکاما در شمال شیلی – با وجود فاصله بسیار زیاد کهکشان، قادر است به سطح تفکیک بالایی به جزئیات برسد. تسوکویی گفت:

کیفیت داده‌های آلما به قدری خوب بود که من قادر به دیدن جزئیات بسیار زیادی بودم به طوری که فکر کردم این یک کهکشان در آن نزدیکی است.

کهکشان BRI 1335-0417 هم به دلیل فاصله کهکشان و هم به دلیل اوایل سن جهان در آن فاصله، گرد و غبار زیادی دارد که نور حاصل از آن را پنهان می‌کند. با استفاده از تلسکوپهای نور مرئی مانند هابل، این گرد و غبار دیدن ساختار کهکشان را سخت می‌کند. اما، در طول‌ موج‌های رادیویی، ستاره‌شناسان می‌توانند عناصر خاصی را در کهکشان مشاهده کنند و بنابراین آنها می‌توانند به گرد و غبار تاریک نگاه کنند.

در این حالت، ستاره‌شناسان برای کسب اطلاعات انتشار یونهای کربن را بررسی کردند.

با استفاده از یون‌های کربن به عنوان ابزاری برای ردیابی ساختار کهکشان، منجمان توانستند شکل مارپیچ BRI 1335-0417 را مشاهده کنند. آنها توانستند ببینند که این ساختار از مرکز کهکشان حدود 15000 سال نوری امتداد دارد. به عنوان مقایسه، این تقریباً 1/3 اندازه راه شیری است. اما BRI 1335-0417 تقریباً به اندازه کهکشان راه شیری است (از جمله تعداد ستاره‌ها و مقدار ماده بین‌ستاره‌ای). فقط به این دلیل که آن را نمی‌بینید بیشتر گسترش می‌یابد، به این معنی نیست که بزرگتر نیست. تسوکویی توضیح داد:

از آنجا که BRI 1335-0417 جسمی بسیار دور است، در این رصد ممکن است نتوانیم لبه واقعی کهکشان را ببینیم. برای یک کهکشان که در اوایل جهان وجود داشت، BRI 1335-0417 غول‌پیکر بود.

چگونه کهکشان مارپیچی خیلی زود تشکیل شد؟

شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد تعامل کهکشان‌ها می‌توانند یک کهکشان نهایی با بازوهای مارپیچی را تشکیل دهند. تعاملات کهکشانها در اوایل جهان بسیار بیشتر بوده است و بنابراین ممکن است علت وجود BRI 1335-0417 را در گذشته بازگو کند. همچنین نشانه‌های بیشتری از این سناریو وجود دارد.

بعد چه اتفاقی افتاد؟

آنچه بعد اتفاق افتاد، جالب است. طبق نظریه مرسوم، کهکشان‌های ستاره‌ساز (مانند BRI 1335-0417) با غبار زیادی در جهان اولیه با پیر شدن به بیضوی‌های عظیم تبدیل می‌شوند. اما شاید این اتفاق نیفتد؟ ممکن است کهکشانی مانند BRI 1335-0417 برای مدت زمان طولانی‌تری مارپیچ باقی بماند؟ بازوهای مارپیچی مورد توجه خاص ما قرار می‌گیرند زیرا همانطور که تسوکویی گفت:

منظومه شمسی ما در یکی از بازوهای مارپیچی راه شیری قرار دارد. ردیابی ریشه‌های ساختار مارپیچی به ما سرنخی از محیطی می‌دهد که منظومه شمسی در آن متولد شده است،. امیدوارم که این تحقیق درک ما را از تاریخ شکل‌گیری کهکشان‌ها بیشتر پیش برود.

 ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

The Most Ancient Spiral Galaxy Yet Posted by Theresa Wiegert

June 3, 2021

https://earthsky.org/space/most-ancient-spiral-galaxy-found-so-far/