تلسکوپ فضایی جیمز وب موج شوک پرجرم کهکشان کوتوله نوزاد را در پنج‌تایی استفان بررسی می‌کند!!

موج ضربه‌ای که از  پنج کهکشان استفان با سرعت بیش از یک میلیون مایل در ساعت حرکت می‌کند، باعث ایجاد تلاطم بین پنج کهکشان آن می‌شود.

تیمی از اخترشناسان با استفاده از آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA) و تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) یک کارخانه بازیافت گاز هیدروژن مولکولی گرم و سرد را در پنج‌گانه استفان کشف کردند و باعث اتفاقات مرموز می‌شود (اعتبار تصویر: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)، M. Weiss (NRAO/AUI/NSF))

امواج شوک ایجاد شده در اثر برخورد بین کهکشان‌های پنج‌گانه استفان و یک کهکشان مزاحم، فرآیندهای عجیبی را در محیط بین کهکشانی، ابرهای ضعیف پلاسمای هیدروژن گرم به داغی هدایت می‌کنند که در فضای بین کهکشان‌ها وجود دارد.

مشاهدات جدیدی که با تلسکوپ فضایی جیمز وب (Webb یا JWST) و آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA) انجام شده است، دید خوبی از کهکشان مزاحم NGC 7318b در اختیار اخترشناسان قرار می‌دهد که با خشونت و سرعت حدود 1.8 میلیون مایل در ساعت (تقریباً 800 کیلومتر در ثانیه) وارد این گروه از کهکشان‌ها می‌شود. این سرعت برای سفر از زمین به ماه و بازگشت دوباره در کمتر از 15 دقیقه کافی است.

این تهاجم خشونت‌آمیز به پنج‌گانه استفان، موج ضربه‌ای چندین برابر کهکشان راه شیری را ایجاد می‌کند که در پلاسمای بین‌ستاره‌ای موج می‌زند و یک «کارخانه بازیافت» برای گاز هیدروژن مولکولی گرم و سرد بین پنج کهکشان راه‌اندازی می‌کند. علاوه بر این، ستاره‌شناسان یک ابر گاز غول پیکر را پیدا کردند که از هم جدا می‌شود و یک “مه” کم چگال از گاز گرم را تشکیل می‌دهد. مشاهدات JWST/ALMA همچنین دنباله‌ای از گاز گرم را نشان می‌دهد که از برخورد دو ابر و حتی تشکیل یک کهکشان جدید شکل می‌گیرد.

کشف این پدیده‌ها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا درک بهتری از چگونگی تأثیر تلاطم بر محیط بین کهکشانی و چگونگی تأثیر برخوردها بر شکل‌گیری ستارگان و تکامل کهکشان‌ها به طور کلی داشته باشند.

فیلیپ اپلتون، اخترشناس ارشد این پروژه و دانشمند ارشد مرکز پردازش و تجزیه و تحلیل مادون قرمز Caltech (IPAC) در بیانیه‌ای گفت: “همانطور که این مهاجم به داخل گروه برخورد می‌کند، با یک جریان گاز قدیمی برخورد می‌کند که احتمالاً در اثر تعامل قبلی بین دو کهکشان دیگر ایجاد شده است و باعث ایجاد یک موج ضربه‌ای غول پیکر می‌شود.”

اپلتون می‌گوید: «هنگامی که موج ضربه‌ای از این جریان ناهموار عبور می‌کند، یک لایه خنک‌کننده بسیار متلاطم یا ناپایدار ایجاد می‌کند و در مناطق تحت تأثیر این فعالیت خشونت‌آمیز است که شاهد ساختارهای غیرمنتظره و بازیافت گاز هیدروژن مولکولی هستیم. گفت. این مهم است زیرا هیدروژن مولکولی ماده خامی را تشکیل می‌دهد که در نهایت ممکن است ستاره‌ها را تشکیل دهد، بنابراین درک سرنوشت آن به ما اطلاعات بیشتری در مورد تکامل پنج‌گانه استفان و به طور کلی کهکشان‌ها خواهد داد.

پنج کهکشان استفان که در فاصله 270 میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی پگاسوس قرار دارد، از کهکشان‌های NGC 7317، NGC 7318a، NGC 7318b، NGC 7319 و NGC 7320 از جمله برخوردهای خشونت آمیز، و چگونگی تأثیر این تعاملات بر محیط آنها تشکیل شده است.

در یک تصویر جدید، تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا جزئیاتی از گروه کهکشانی «پنج کهکشان استفان» را نشان می‌دهد که قبلاً دیده نشده بود.

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا جزئیاتی از گروه کهکشانی «پنج کهکشان استفان» را نشان می‌دهد که قبلاً دیده نشده بود (اعتبار تصویر: NASA، ESA، CSA، و STScI)

اما پنج کهکشان استفان با دیگر مکان‌های برخورد کهکشانی متفاوت است، زیرا این ادغام‌ها معمولاً باعث ایجاد حملات شدید ستاره‌ای می‌شوند، چیزی که در این پنج کهکشان رخ نمی‌دهد. در عوض، در پنج‌گانه استفان، تلاطم این برخوردهای کهکشانی در محیط بین کهکشانی احساس می‌شود، جایی که مواد خام کافی برای آغاز تولد ستاره‌ها وجود ندارد.

این بدان معناست که تلاطم ناشی از برخورد توسط شکل‌گیری ستاره پنهان نمی‌شود، به این معنی که اخترشناسان دید نامعلومی از NGC 7318b دریافت می‌کنند که به سرعت به پنج‌گانه استفان نفوذ می‌کند.

اپلتون و تیم با استفاده از این فرصت، با استفاده از ALMA، یک تداخل سنج نجومی متشکل از 66 تلسکوپ رادیویی در منطقه صحرای آتاکاما در شمال شیلی، روی سه منطقه کلیدی در پنج کهکشان استفان زوم کردند. مشاهدات به اخترشناسان اجازه داد تا اولین تصویر واضحی از نحوه حرکت و شکل گیری مداوم گاز هیدروژن ایجاد کنند.

جو پسس، افسر برنامه ALMA در بنیاد ملی علوم ایالات متحده، در همین بیانیه گفت: «قدرت ALMA در این مشاهدات آشکار است و به ستاره‌شناسان بینش جدید و درک بهتری از این فرآیندهای ناشناخته قبلی ارائه می دهد.

(اعتبار تصویر: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)، W. Garnier (ALMA))

بررسی سه ناحیه تلاطم

در قلب موج شوک اصلی، منطقه‌ای به نام میدان 6، یک ابر غول پیکر از مولکول‌های سرد در حال شکسته شدن و تغییر شکل به دنباله‌ای از هیدروژن مولکولی گرم است. همانطور که فرآیندهای مشابه ادامه می‌یابد، هیدروژن از طریق فازهای دمایی یکسان به طور مکرر بازیافت می‌شود.

اپلتون گفت: «آنچه می‌بینیم متلاشی شدن یک ابر غول‌پیکر از مولکول‌های سرد در گاز فوق‌گرم است، و جالب اینجاست که گاز از شوک جان سالم به در نمی‌برد، بلکه فقط در فازهای گرم و سرد می‌چرخد. ما هنوز این چرخه‌ها را به طور کامل درک نکرده‌ایم، اما می‌دانیم که گاز در حال بازیافت است زیرا طول دم بیشتر از زمانی است که طول می‌کشد تا ابرهایی که از آنها ساخته شده است نابود شوند.

این «کارخانه بازیافت هیدروژن» تنها پدیده عجیبی نیست که این امواج شوک باعث ایجاد آن می‌شوند. در منطقه‌ای به نام فیلد 5، تیم دو ابر سرد گازی را مشاهده کردند که توسط جریانی از گاز هیدروژن مولکولی گرم به هم متصل شده بودند. یکی از ابرها شکل گلوله مانندی دارد و در حال کوبیدن به این رشته است و ساختاری حلقه مانند ایجاد می‌کند.

بیورن ایمونتس، ستاره‌شناس در رصدخانه ملی رادیویی نجوم (NRAO) و محقق پروژه، در این باره گفت: “یک ابر مولکولی که از گاز بین کهکشانی نفوذ می‌کند و در پی خود ویران می‌کند، ممکن است نادر باشد و هنوز به طور کامل درک نشده باشد.”

اما داده‌های ما نشان می‌دهد که ما گام بعدی را در درک رفتار تکان دهنده و چرخه زندگی متلاطم ابرهای گازی مولکولی در پنج نفره استفان برداشته‌ایم.

از میان مناطقی که توسط این تیم مورد بررسی قرار گرفت، به نظر می‌رسد میدان 4 “عادی‌ترین” و آرام‌ترین است که میزبان محیطی کمتر متلاطم است که شاهد فروپاشی گاز هیدروژن برای ایجاد یک قرص از ستاره‌ها بوده است. این تیم بر این باور است که این آغاز شکل‌گیری یک کهکشان کوتوله کوچک در میدان 4 است.

پیر گیلار، محقق انستیتو اخترفیزیک پاریس و یکی از محققین پروژه در فرانسه، در همین بیانیه می‌گوید: «در میدان 4، احتمالاً ابرهای بزرگی از گاز متراکم که از قبل وجود داشته‌اند، به دلیل شوک ناپایدار شده‌اند و در هم فرو ریخته‌اند تا ستاره‌های جدیدی را شکل دهند.» موج ضربه‌ای در محیط بین کهکشانی پنج کهکشان استفان به اندازه گاز مولکولی سردی که ما در کهکشان راه شیری خودمان داریم تشکیل داده است و با این حال، ستاره‌ها را با سرعتی بسیار آهسته‌تر از حد انتظار تشکیل می‌دهد.

گیلارد معتقد است که این مشاهدات جدید پیامدهای مهمی برای مدل‌های نظری تأثیر تلاطم در جهان دارد. او افزود، با این حال، برای درک تأثیر اغتشاش در سطح بالا و چگونگی مخلوط شدن گازهای سرد و گرم به کار بیشتری نیاز است.

در حالی که تصاویر JWST از پنج کهکشان استفان همراه با مشاهدات ALMA اطلاعات زیادی را در مورد رابطه بین گازهای هیدروژن سرد، مولکولی گرم و یونیزه شده در پی موج شوک غول پیکر ارائه می دهد، تیم باید برای دستیابی به اطلاعات بیشتر درک کامل منطقه به داده‌های طیف‌سنجی‌ روی آورد.

اپلتون می‌گوید: «این مشاهدات جدید به ما پاسخ‌هایی داده‌اند، اما در نهایت به ما نشان دادند که هنوز چقدر نمی‌دانیم. در حالی که ما اکنون درک بهتری از ساختارهای گاز و نقش تلاطم در ایجاد و حفظ آنها داریم، مشاهدات طیف‌سنجی آینده حرکات گاز را از طریق اثر داپلر ردیابی می‌کند، به ما می‌گوید گاز گرم با چه سرعتی حرکت می‌کند. برای اندازه‌گیری دمای گاز گرم، و مشاهده چگونگی سرد شدن یا گرم شدن گاز توسط امواج ضربه‌ای. اساساً، ما یک طرف ماجرا را داریم. اکنون زمان آن است که طرف دیگر را دریافت کنیم.»

یافته‌های این تیم در بیست و چهل و یکمین نشست انجمن نجوم آمریکا در روز دوشنبه (9 ژانویه) ارائه شد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

James Webb Space Telescope spies massive shockwave and baby dwarf galaxy in Stephan’s Quintet

By Robert Lea

https://www.space.com/james-webb-space-telescope-stephans-quintet-shockwave-baby-galaxy