اعتبار: NASA، ESA، CSA، و STScI

پنجگاانه استفان، گروهبندی دیداری مشتمل بر پنج کهکشان، بیشتر به دلیل حضور برجسته در فیلم کلاسیک تعطیلات، “این یک زندگی شگفت‌انگیز است” معروف شده است. امروز، تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، پنجگانه استفان را در نوری جدید نشان می‌دهد. این موزاییک عظیم بزرگترین تصویر وب تا به امروز است که حدود یک پنجم قطر ماه را پوشش می‌دهد و شامل بیش از 150 میلیون پیکسل است و از تقریبا 1000 فایل تصویری جداگانه ساخته شده است. اکنون اطلاعات وب بینش‌ جدیدی به ما ارائه می‌دهد در مورد اینکه چگونه اندرکنش کهکشانی ممکن است باعث تکامل کهکشان‌ها در جهان اولیه شده باشد.

وب با دید قدرتمند، فروسرخ و وضوح فضایی بسیار بالا، جزئیاتی را نشان می‌دهد که قبلاً هرگز در این گروه کهکشانی دیده نشده بود. خوشه‌های درخشان مشتمل از میلیون‌ها ستاره جوان و نواحی زاینده ستاره‌های تازه، این تصویر را زیباتر می‌کنند. به دلیل برهمکنش گرانشی، دنباله‌های گسترده‌ای از گاز، غبار و ستارگان از چندین کهکشان بیرون کشیده شده‌اند. از همه مهمتر، وب به هنگام تصادم یکی از کهکشان‌ها، یعنی NGC 7318B، در میان این خوشه امواج ضربه‌ای عظیمی را شکار کرده است.

پنج کهکشان پنج‌گانه استفان با همدیگر به عنوان گروه فشرده هیکسون 92 (HCG 92) شناخته می‌شوند. اگرچه این گروه فشرده “پنجگانه” نامیده می‌شود، اما تنها چهار کهکشان واقعاً به هم نزدیک هستند و در یک رقص کیهانی گرفتار شده‌اند. پنجمین و چپ‌ترین کهکشان به نام NGC 7320 در مقایسه با چهار کهکشان دیگر  فقط در پیش‌زمینه قرار دارد. کهکشان NGC 7320 در فاصله 40 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد، در حالی که چهار کهکشان دیگر (NGC 7317، NGC 7318A، NGC 7318B و NGC 7319) حدود 290 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارند. این در مقایسه با کهکشان‌های دورتر که میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند، هنوز از نظر کیهانی بسیار نزدیک است. مطالعه چنین کهکشان‌های نسبتاً نزدیکی مانند این به دانشمندان کمک می‌کند ساختارهایی را که در جهان بسیار دورتری دیده می‌شوند، بهتر درک کنند.

این نزدیکی برای ستاره‌شناسان مکانی نزدیک به رویداد برای مشاهده ادغام و برهمکنش بین کهکشان‌ها فراهم می‌کند که برای مطالعه فرآیند تکامل کهکشان‌ها بسیار مهم است. به ندرت دانشمندان می‌توانند با جزئیات زیاد مشاهده ‌کنند که چگونه کهکشان‌های متقابل باعث تشکیل ستاره در یکدیگر می‌شوند و چگونه گاز در این کهکشان‌ها آشفته می‌شود. پنجگانه استفان “آزمایشگاه” فوق‌العاده‌ای برای مطالعه فرآیندهای اساسی برای همه کهکشان‌ها است.

گروه‌های به‌هم‌بسته‌ای مانند این ممکن است در کیهان اولیه رایج‌تر بوده باشند، همان زمانهایی که مواد در حال فروریختن فوق‌داغشان ممکن است سوزانده شده و سیاهچاله‌های بسیار پرانرژی به نام اختروش را به وجود آورده باشد. حتی امروز، بالاترین کهکشان این گروه – NGC 7319 – لنگرگاه هسته کهکشانی فعالی است، یعنی سیاهچاله بسیار پرجرمی که 24 میلیون برابر خورشید جرم دارد. این هسته به طور فعال مواد را به داخل می‌کشد و انرژی نوری معادل 40 میلیارد خورشید را از خود خارج می‌کند.

وب هسته فعال کهکشانی را با جزئیات زیاد با طیف‌نگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) و ابزار فروسرخ میانی (MIRI) بررسی کرده است. واحدهای میدان انتگرال این ابزارها (IFU) – که ترکیبی از دوربین و طیف‌نگار هستند – یک «مکعب داده» یا مجموعه‌ای از تصاویر با مشخصه‌های طیفی هسته کهکشانی را در اختیار تیم وب قرار دادند.

IFU‌ها بسیار شبیه تصویربرداری رزونانس مغناطیسی پزشکی (MRI)، به دانشمندان این امکان را می‌دهند تا اطلاعات را برای مطالعه دقیق روی بسیاری از تصاویر “برش داده و تکه‌تکه” کنند. وب توانست از میان پوشش غباری که هسته را احاطه کرده بود راه باز کند و گاز داغ را در نزدیکی سیاهچاله فعال آشکار سازد و سرعت جریانات برون‌ریز روشن را اندازه بگیرد. تلسکوپ توانست جریان‌های خروجی را که توسط سیاه‌چاله بیرون رانده می‌شد، در سطحی از جزئیات ببیند که قبلاً دیده نشده بود.

در NGC 7320، یعنی چپ‌ترین و نزدیک‌ترین کهکشان در این گروه‌بندی دیداری، وب توانست ستارگان منفرد و حتی هسته درخشان کهکشان را تفکیک کند.

به عنوان یک امتیاز، وب دریای وسیعی از هزاران کهکشان پس‌زمینه دوردست را آشکار ساخت که یادآور میدان‌های عمیق‌هابل بود.

داده‌های وب باهمراهی دقیق‌ترین تصویر فروسرخ از پنجگانه استفان از MIRI و دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam)، انبوهی از اطلاعات ارزشمند و جدید را ارائه خواهند داد. به عنوان مثال، به دانشمندان کمک خواهد کرد تا سرعت تغذیه و رشد سیاهچاله‌های کلان پرجرم را درک کنند. وب همچنین مناطق ستاره‌زایی را بسیار مستقیم‌تر می‌بیند و می‌تواند تشعشعات گرد و غبار را بررسی کند یعنی سطحی از جزئیات که تا به حال بدست آوردن آن غیرممکن بوده است.

پنجگانه استفان که در صورت فلکی فرس اعظم یا اسب‌بالدار واقع شده است، توسط ستاره شناس فرانسوی ادوارد استفان در سال 1877 کشف شده است.

منبع:

James Webb Space Telescope sheds light on galaxy evolution, black holes

by Rob Garner, NASA’s Goddard Space Flight Center

https://phys.org/news/2022-07-james-webb-space-telescope-galaxy.html

مترجم: رویا قنادی