تجزیه و تحلیل 2000 کهکشان با استفاده از تلسکوپ رادیویی میرکت بینش تازه‌ای را آشکار می‌کند
همبستگی بین جرم کهکشانها (محور X) و تفاوت انتشارات رادیویی آنها در فرکانسهای مختلف رادیویی (محور Y). هر نماد نشان دهنده یک کهکشان جداگانه است. تصویر یک کهکشان نمونه از تلسکوپ فضایی هابل ناسا/ESA است. T به معنی زمان حرکت نور از این کهکشانها به سمت ما است. اعتبار: Fangxia An (IDIA/UWC)
کهکشانها – مجموعه‌های عظیم گاز، گرد و غبار و بیلیون‌ها ستاره و منظومه شمسی آنها – جزء اساسی جهان ما هستند. درک چگونگی شکل‌گیری و تکامل آنها در دوران کیهانی یکی از بزرگترین چالش‌های نجوم مدرن است.
چند دلیل برای مطالعه آنها وجود دارد. اول، تعداد کهکشانها: ستاره‌شناسان تخمین زده‌اند که تقریبا 200 بیلیون کهکشان در جهان ما وجود دارد. دوم، اندازه و سن این کهکشانها. سن آنها بین 100 میلیون تا 10 بیلیون سال و اندازه آنها تقریباً 3000 تا 300000 سال نوری است. یک سال نوری 9.46 ضربدر 10 به توان 12 کیلومتر است – بدیهی است که آنها کهکشانهایی بزرگ و باستانی هستند.
با این حال، کهکشانها کاملاً مرموز نیستند. فناوری به ستاره‌شناسان این امکان را می‌دهد تا آنها را با جزئیات بسیار بیشتر از آنچه قبلاً امکان‌پذیر بود مورد مطالعه و تجزیه و تحلیل قرار دهند. مطالعه جدید ما از مشاهدات آرایه قدرتمند تلسکوپ رادیویی میرکت، واقع در آفریقای جنوبی، برای تجزیه و تحلیل بیش از 2000 کهکشان استفاده کرد. میرکت حساس‌ترین تلسکوپ رادیویی در نیمکره جنوبی است تا زمانی که آرایه SKA (که بزرگترین تلسکوپ رادیویی جهان خواهد بود) تکمیل شود.
یافته‌های ما نشان می‌دهد که در کهکشانهای مورد تجزیه و تحلیل، سیر تکاملی آنها احتمالاً با از دست دادن الکترون‌های اشعه کیهانی با گذشت زمان همراه است. انرژی به سادگی از بین نمی‌رود (و نمی‌تواند از بین برود). در عوض، با کاهش سرعت الکترونها، انرژی آنها به انتشار انرژی الکترومغناطیسی تبدیل می‌شود. این انتشار، پس از فرار از محدوده کهکشان و پیمودن فاصله‌های کیهانی، از جمله سیگنال‌های گویایی است که توسط میرکت جمع‌آوری شده است.
این یافته‌ها به ما کمک می‌کند تا ماهیت این کهکشانها را بهتر بشناسیم و علاوه بر این، شکل‌گیری و تکامل کهکشانها به طور کلی – از جمله کهکشان خانه ما، کهکشان راه شیری که ممکن است در حال حاضر روند مشابهی را طی کند. این فرآیندی نیست که نگران آن باشید؛ این فقط چیزی است که دانشمندان می‌خواهند بهتر درک کنند.
ترکیب داده‌ها
مطالعه ما چیزی بود که به آن تحلیل آماری می‌گفتند. پدیده‌های مختلف اخترفیزیکی امواج الکترومغناطیسی در طول‌موج‌های مختلف از جمله رادیویی، نور مرئی، مادون قرمز، فرابنفش و اشعه ایکس ایجاد می‌کنند. بنابراین مهم است که بتوانیم مشاهدات مختلف را در طیف وسیعی ترکیب کنیم. این چیزی است که تجزیه و تحلیل آماری اجازه می‌دهد.
ما 2094 کهکشان را انتخاب کردیم که در تشکیل ستارگان فعال هستند، به این معنی که در مقیاس زمانی کیهانی آنها پرانرژی و جوان هستند. این یک نمونه ایده‌آل برای مطالعه نحوه رشد کهکشانها و ویژگی‌های کلیدی است که بر شکل‌گیری و تکامل آنها تأثیر می‌گذارد.
فاصله تا این کهکشانها آنقدر زیاد است که نور، سریع‌ترین پیام‌رسان جهان، تقریباً 1 تا 11 بیلیون سال طول می‌کشد تا از آنها خارج شود. بنابراین، کهکشانهایی که ما اکنون مشاهده می‌کنیم نشان می‌دهد که در گذشته 1 تا 11 بیلیون سال پیش چگونه بوده‌اند. آنها در مراحل مختلف تکاملی هستند.
در مرحله بعد، ما خواص فیزیکی اساسی این کهکشانهای دور را با ترکیب مشاهدات جدید میرکت و داده‌های رصدی موجود از سایر تلسکوپها مورد مطالعه قرار دادیم. داده‌های میرکت بیش از 20 ساعت به عنوان بخشی از پروژه MeerKAT International GHz Tiered Extragalactic Exploration (MIGHTEE) جمع‌آوری شد. این امر به دنبال مشاهده عمق فضای فراکهکشانی برای کشف تکامل کیهانی کهکشانها است. این پروژه یکی از پروژه‌های بزرگ بررسی میرکت است که توسط رصدخانه نجوم رادیویی آفریقای جنوبی اولویت‌بندی شده است.
یافته‌های کلیدی
با ترکیب انتشار نور مرئی، مادون قرمز و رادیویی از این 2094 کهکشان انتخابی، این مطالعه میزان جرم، فعال بودن و روشنایی آنها در فرکانسهای مختلف رادیویی و برخی دیگر از خواص فیزیکی اساسی دیگر را اندازه‌گیری کرد. سپس شدت انتشار رادیویی را با خواص فیزیکی اندازه‌گیری شده این کهکشانها مرتبط کردیم.
تفاوت بین انتشارات رادیویی در فرکانسهای مختلف رادیویی با جرم کهکشانها ارتباط داشت. به طور متوسط، بزرگترین کهکشانها بیشترین تفاوت شدت انتشار رادیویی را در فرکانسهای مختلف رادیویی نشان می‌دهند. به طور متوسط، ما متوجه می‌شویم که هرچه کهکشان بزرگتر باشد، چنین تفاوتی بیشتر است.
تجزیه و تحلیل کمی بیشتر نشان می‌دهد که این روند آماری با انتشار رادیویی از الکترون‌های اشعه کیهانی که به تدریج کند می‌شوند، مطابقت دارد – فرایندی که با این کهکشانها در مراحل مختلف تکامل همراه است.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
Analysis of 2,000 galaxies using the MeerKat radio telescope reveals fresh insights
by Fangxia An, The Conversation
https://phys.org/news/2021-08-analysis-galaxies-meerkat-radio-telescope.html