کهکشان “چشم شیطان”

تصویر تلسکوپ فضایی هابل از M64 که کهکشان “چشم شیطان” نام دارد. (ناسا و تیم میراث هابل/AURA/STScI)

برای فهمیدن اینکه چرا M64 بیشتر به نام کهکشان چشم شیطان شناخته می‌شود، نیازی به تخیل زیادی نیست. به نظر می‌رسد که در خلاء مهیب فضا، تابش خیره کننده‌ای در سراسر کیهان می‌اندازد، ابری از غبار که اطراف مرئی آن را کبودی تیره قاب می‌کند.

کهکشان حتی عجیب‌تر از آن چیزی است که به نظر می‌رسد. قرص بیرونی غنی از هیدروژن آن در جهت مخالف قرص درونی ستارگان کهکشان می‌چرخد و به تفاوتهایی در منشا آنها اشاره می‌کند.

اکنون، اخترشناسان کشف کرده‌اند که گاز هیدروژن دیسک بیرونی از یک کهکشان کوتوله اقماری کوچکتر و غنی از گاز گرفته شده است، یکی از M64 که اخیراً هم‌نوع‌خواری کرده و خود را در آن پیچیده است. مواد آن کهکشان کوچک‌تر است که حومه M64 را تاریک می‌کند.

این کشف می‌تواند به ما نگاهی اجمالی به آینده کهکشان راه شیری خودمان بدهد. تخمینها از جرم و محتویات قمر خرد شده نشان می‌دهد که به طرز قابل توجهی شبیه به ابر ماژلانی کوچک، یک کهکشان کوتوله اقماری راه شیری است که روزی در جرم بزرگ‌تر قرار خواهد گرفت.

این یافته‌ها، به رهبری آدام اسمرسینا، ستاره‌شناس دانشگاه واشنگتن، در مجله نامه‌های اخترفیزیکی پذیرفته شده‌اند و در سرور پیش‌چاپ arXiv موجود هستند.

محققان می‌نویسند: «ما شواهدی برای یک ویژگی پوسته تماشایی و دیگر ساختارهای جزر و مدی پیدا کردیم که نشان دهنده یک ادغام شعاعی در مرحله آخر است.

ما جرم ستاره‌ای کهکشان اجدادی را 500 میلیون جرم خورشیدی با فلز [M/H] ≃ −1 –تخمین می‌زنیم که بسیار شبیه جرم و فلز ابر ماژلانی کوچک است.

جرم دیسک گاز بیرونی ضد چرخش M64 نیز با جرم گاز ابر ماژلانی کوچک قابل مقایسه است، که نشان می‌دهد محتمل‌ترین منشاء دیسک ضد چرخش منحصر به فرد M64 ادغام اخیر با یک ماهواره غنی از گاز بسیار شبیه به ابر ماژلانی کوچک می‌باشد.”

تصور می شود که ادغام کهکشانها بخش بسیار مهمی از رشد و تکامل کهکشانها باشد. این رویدادها نه تنها جرم یک کهکشان را افزایش می‌دهند، بلکه مواد و فعل و انفعالات گرانشی جدیدی را در آن ایجاد می‌کنند که تشکیل ستاره‌ها را افزایش می‌دهد و کهکشان را با نسل‌های جدید ستاره‌ها زنده نگه می‌دارد.

کهکشان راه شیری در طول تاریخ طولانی 13.6 بیلیون ساله خود چندین بار با کهکشانهای دیگر ادغام شده است و ما می‌توانیم کهکشانهای دیگری را در جهان در مراحل مختلف فرآیند ادغام ببینیم.

از آنجایی که همنوع‌خواری کهکشانی غیر معمول نیست، منطقی به نظر می‌رسد که فکر کنیم گاز عجیب موجود در حاشیه M64 نتیجه یکی از این رویدادها بوده است.

با این حال، مطالعات قبلی نشانه‌های کمی از برهمکنش اخیر کهکشان و کهکشان را یافتند که منجر به این شد که قرص هیدروژن فقط از فضای اطراف کهکشان، یا از یک برخورد کوتاه با کهکشان دیگری به نام کما پی کشیده شده است.

با این حال، شواهدی برای هر یک از این سناریوها نیز وجود نداشت. بنابراین اسمرکینا و همکارانش از Hyper Suprime-Cam تلسکوپ سوبارو استفاده کردند تا فضای اطراف M64 را در فاصله 1.4 میلیون سال نوری از ما مطالعه کنند و به دنبال نشانه‌هایی از منشا قرص بیرونی در ستاره‌های تنها دور از قرص اصلی کهکشان باشند.

مشاهدات آنها نشان داد که آنها می‌گویند آثار واضحی از ادغام کهکشانی است. آنها هاله‌ای کهکشانی پیدا کردند – کره‌ای پراکنده از ماده تاریک، گاز و ستارگان که کهکشانهای مارپیچی را در خود جای داده است که تصور می‌شود از ادغام کهکشانها شکل گرفته و رشد می‌کند.

نقشه ستاره‌های اطراف M64 که ویژگی‌های پوسته را در جنوب غربی و شمال شرقی نشان می‌دهد. (Smercina و همکاران، arxiv، 2023)

اما آنها همچنین شواهدی از یک پوسته پیدا کردند. این چگالی از ستارگان است که از طریق برهمکنش گرانشی بین دو کهکشان ادغام شده ایجاد می‌شود. همانطور که کهکشان‌ها به دور یکدیگر می‌چرخند، برهمکنش گرانشی آن‌ها نیروی کششی ایجاد می‌کند که باعث می‌شود ستاره‌ها کمی شبیه به قله‌های امواج در یک برکه به هم رانده شوند.

مقایسه با شبیه‌سازی‌ها نشان داد که توزیع پوسته در اطراف M64 با آنچه مطابقت دارد که به عنوان یک ادغام جزئی یعنی جذب یک کهکشان کوتوله اقماری توسط میزبان بزرگتر شناخته می‌شود.

حرکت گاز حاکی از آن است که این ماهواره در مدار M64 تا حدی واپس‌گرا بوده است و مرکز غبارآلود و لکه‌های تیره گرد و غبار نتیجه ادغام مداوم در برخورد مواد با دیسک داخلی گاز M64 است.

برای تایید این سناریو، محققان از داده‌های هابل برای تخمین جرم و ترکیب کهکشان جذب شده استفاده کردند. آنها جرم ستاره‌ای حدود 500 میلیون جرم خورشیدی را بدست آوردند که مطابق با جرم 300 میلیون تا یک بیلیون خورشیدی ابر ماژلانی کوچک است.

نقشه ستارگان هاله M64 (سمت چپ) در مقایسه با شبیه‌سازی‌های ادغام کهکشانی (راست). (Smercina و همکاران، arXiv، 2023)

جرم قرص هیدروژن در اطراف M64 نیز حدود 500 میلیون جرم خورشیدی است که باز هم به گفته محققان، با 400 میلیون جرم خورشیدی گاز در ابر ماژلانی کوچک مطابقت دارد. به نظر می‌رسد سرنخها با هم، به طور قانع کننده‌ای به هم‌نوع‌خواری کهکشانی اشاره می‌کنند، اخیراً به اندازه‌ای که این آثار را در یک بیلیون سال گذشته به جا گذاشته است.

محققان می‌نویسند: “منشا احتمالی گاز ضد چرخش چشم شیطان پس از دهه‌ها کنجکاوی سرانجام آشکار شد.”

ما پیشنهاد می‌کنیم که دیسک گاز بیرونی آن اخیراً در طی یک ادغام 52:1 با یک کهکشان کوچک با جرم ابر ماژلانی ایجاد شده است و اکنون با یک دیسک گاز داخلی موجود برخورد می‌کند و به انفجاری از تشکیل ستاره در سطح مشترک دیسک-دیسک دامن می‌زند. خطوط گرد و غبار مرئی که نام خود را از آن به دست آورده است. مطالعات مشاهده‌ای و نظری آینده به آزمایش این ایده کمک خواهد کرد.”

در همین حال، M64 می‌تواند به ما در درک چگونگی تشکیل هاله‌های ستاره‌ای کمک کند. توانایی محاسبه حرکت مداری قبلی یک کهکشان اقماری که اکنون مصرف شده است می‌تواند به بازتولید تکامل هاله M64 کمک کند و بینش ارزشمندی را در مورد رشد این ساختارهای مرموز ارائه دهد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Evil Eye’ Galaxy: The Sinister Glare Can Finally Be Explained

By MICHELLE STARR 30 May 2023

https://www.sciencealert.com/evil-eye-galaxy-the-sinister-glare-can-finally-be-explained