درون یک خوشه کهکشانی پرجرم چگونه است؟

دانشمندان برای کشف این موضوع از 196 عدد لیزر استفاده کردند.

دانشمندان آزمایشهایی برای ایجاد شرایطی برای تکثیر گاز داغ در خوشه‌های کهکشانی پرجرم انجام دادند.

این تصویر هابل خوشه کهکشانی Abell 1689 را نشان می‌دهد. داده‌های مرئی و فروسرخ از دوربین پیشرفته هابل برای بررسی (ACS) را با زمان قرار گرفتن در معرض ترکیبی بیش از 34 ساعت ترکیب می‌کند تا این بخش از آسمان را با جزئیات بیشتر و چشمگیرتر از مشاهدات قبلی نشان دهد. (اعتبار تصویر: NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA), J. Blakeslee (NRC Herzberg Astrophysics Program, Dominion Astrophysical Observatory), and H. Ford (JHU))

یک آزمایش زمینی گرمای شدید موجود در خوشه‌های کهکشانی واقع در اعماق فضا را با استفاده از نزدیک به 200 لیزر تکرار می‌کند.

امید این است که مجموعه آزمایش‌ها اطلاعات بیشتری در مورد شرایط درون گروه‌های غول‌پیکر کهکشان‌ها نشان دهد. در اینجا، گاز هیدروژن می‌تواند تقریباً در همان دماهایی بسوزد که مرکز خورشید ما می سوزد (تقریباً 18 میلیون درجه فارنهایت (10 میلیون درجه سانتیگراد).

دانشمندان مطمئن نیستند که چگونه این شرایط فوق‌گرم می‌تواند در خوشه‌های کهکشانی باقی بماند، زیرا مدلهایی که فیزیکدانان ساخته‌اند نشان می‌دهد که گاز باید در طول 13.77 بیلیون سال وجود کیهان خنک می‌شد.

بنابراین یک تیم در حال بررسی این شرایط با پر انرژی‌ترین مرکز لیزر در جهان است: تاسیسات احتراق ملی در آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا. این تیم می‌گوید که شرایط در محیطی به اندازه یک سکه ایجاد می‌شود که تنها کسری از ثانیه طول می‌کشد، اما شروع خوبی برای درک بیشتر در مورد محیط خوشه کهکشانی است.

دانشگاه شیکاگو در بیانیه‌ای گفت: «دانشمندان 196 لیزر را روی یک هدف کوچک متمرکز کردند و یک پلاسمای سفید داغ با میدان‌های مغناطیسی شدید ایجاد کردند که برای چند بیلیونیوم ثانیه وجود دارد.»

این زمان به اندازه کافی طولانی بود تا آنها تشخیص دهند که به جای دمای یکنواخت، نقاط سرد و گرم در پلاسما وجود دارد.

این تصویر از تلسکوپ فضایی هابل ناسا/ESA خوشه کهکشانی MACS J0416 را نشان می‌دهد. این یکی از شش خوشه کهکشانی است که توسط برنامه میدان‌های مرزی هابل مورد مطالعه قرار می‌گیرد و از عمیق‌ترین تصاویر از لنزهای گرانشی ایجاد شده است. دانشمندان از نور درون خوشه‌ای (به رنگ آبی) برای مطالعه توزیع ماده تاریک در داخل خوشه استفاده کردند. (اعتبار تصویر: NASA، ESA، و M. Montes (دانشگاه نیو ساوت ولز))

این تئوری نشان می‌دهد که گرما معمولاً با برخورد الکترونها یا ذرات باردار با یکدیگر توزیع میشود. با این حال، در یک منطقه گرم شده، گاز فوق گرم معروف به پلاسما دارای میدانهای مغناطیسی درهم است. این میدانها باعث می‌شوند که الکترون‌ها در جهت میدان‌های مغناطیسی به‌جای پراکنده کردن انرژی خود، مارپیچی شوند.

این تیم دریافت که میدانهای مغناطیسی هدایت (و اتلاف) انرژی را با ضریب بیش از 100 سرکوب می‌کنند. جنا مینکه نویسنده اصلی، فیزیک‌دان پلاسما در دانشگاه آکسفورد بریتانیا در همین بیانیه اعلام کرد: «آزمایش‌های انجام‌شده… به معنای واقعی کلمه خارج از این دنیا هستند..

اعضای تیم آزمایش‌های خود را قبل از استفاده از آزمایشگاه شبیه‌سازی کردند تا مطمئن شوند که برای کار در مقیاس نانوثانیه با لیزر آماده هستند. این تیم در بیانیه گفت که این فرآیند مهم بود زیرا آزمایشها در آزمایشگاه فقط یکبار انجام می‌شد و محققان باید دقیقاً اندازه‌گیری‌های درست را در بازه زمانی کوتاه انجام می‌دادند.

این بیانیه افزود: در حالی که مطالعه جدید بینش بیشتری در مورد چگونگی داغ شدن این خوشه‌های کهکشانی ارائه می‌دهد، سوالات بیشتری وجود دارد که باید به آنها پاسخ داد.

“اگرچه نقاط گرم و سرد شواهد محکمی برای تاثیر میدانهای مغناطیسی بر خنک شدن گاز داغ در خوشه‌های کهکشانی هستند، آزمایشهای بیشتری برای درک دقیق آنچه اتفاق می‌افتد مورد نیاز است. این گروه در حال برنامه‌ریزی دور بعدی آزمایش های خود در اواخر امسال هستند….”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

What’s it like inside a massive galaxy cluster? Scientists used 196 lasers to find out.

By Elizabeth Howell 

https://www.space.com/huge-galaxy-cluster-200-lasers