ماجرای شکل گیری کهکشان ما از آنچه فکر می کردیم کمتر خشن بوده است - وبلاگ بخار

به گزارش وبلاگ بخار، در یک پژوهش تازه دانشمندان عنوان می نمایند که فرآیند شکل گیری کهکشان راه شیری و دیسک آن می تواند به اندازه ای که در گذشته تصور می شد، خشن نبوده باشد و یک تکامل معمولی در کیهان محسوب گردد.

از زمانی که ماهواره گایا (Gaya) نقشه برداری سه بعدی از کهکشان راه شیری را با بالاترین دقت موجود انجام داده است، چیزهای زیادی درباره گذشته پرتنش کهکشان خانه خود کشف نموده ایم.

اکنون می دانیم که این کهکشان، در طول عمر 13.6 میلیارد ساله خود با چندین کهکشان دیگر برخورد نموده و آن ها را بلعیده است. بزرگترین آن ها کهکشان کوتوله گایا انسلادوس (Gaia Enceladus) یا سوسیس گایا (Gaia Sausage) است که برخورد آن حدود 10 میلیارد سال پیش روی داده و تصور می شد که عامل ویژگی ساختاری عجیب راه شیری با نام دیسک ضخیم (Thick Disk) است.

اکنون به نظر می رسد که شاید این دیدگاه درست نباشد. ستاره شناسان کهکشان دیگری را با یک دیسک ضخیم آنالیز نموده اند و دریافتند که تکامل آن یک رویداد کیهانی فاجعه بار نیست بلکه روشی کاملا طبیعی برای رشد کهکشان های مارپیچی است.

کهکشان راه شیری؛ یک کهکشان معمولی

نیکلاس اسکات (Nicholas Scott) پژوهشگر دانشگاه سیدنی استرالیا و مرکز اخترشناسی سه بعدی سراسر آسمان آرک (ASTRO 3D) گفت: از این نتایج درمی یابیم که کهکشان های دارای ساختار و ویژگی های مشخص مانند کهکشان راه شیری را می توان به عنوان کهکشان های عادی توصیف کرد.

اگر راه شیری را شبیه به همبرگر فرض کنیم، درک ساختار دیسک های ضخیم و نازک آسان است. دیسک نازک که حدود 400 سال نوری ضخامت دارد و حاوی گاز، گردوغبار و ستاره است، مشابه محتویات برگر است و دیسک ضخیم را که تا 1000 سال نوری امتداد دارد و فقط شامل ستاره هاست، می توان به نان برگر تشبیه کرد.

اگرچه دیسک نازک ستاره هایی از همه سنین را دربر می گیرد اما جایی از کهکشان است که می توان در آن همه ستاره های جوان تر را که از نظر فلز غنی تر هستند، یافت. دیسک ضخیم دارای جمعیت کمتری است و تنها شامل ستارگان مسن تر با عمر حدود 10 میلیارد سال است. چنین ساختاری تنها در برخی از کهکشان های مارپیچی دیده می گردد و منجمان واقعا نمی دانند که چگونه شکل گرفته اند.

چگونگی شکل گیری دیسک ضخیم راه شیری

اما طبق داده های گایا تیمی از ستاره شناسان فکر می کردند که این موضوع را کشف نموده اند. آن ها ترکیبات شیمیایی و حرکت خوشه های ستاره ای را در هاله کهکشان راه شیری ردیابی کردند و دریافتند که از خارج کهکشان ناشی می شوند. سپس با مدل سازی پیشنهاد کردند که ادغام کهکشانی که این ستارگان را به کهکشان راه شیری رسانده، قرص کهکشانی موجود را هم گرم و آن را به یک قرص ضخیم تر تبدیل نموده است.

هرچند دیگر کهکشان های مارپیچی با دیسک های ضخیم هم رصد شده اند اما تشخیص اینکه این ساختارها همان توزیع ستاره ای کهکشان راه شیری را دارند، غیرممکن بوده است. در پژوهش اخیر دانشمندان روشی ابتکاری را برای آنالیز یک کهکشان مارپیچی با نام UGC 10738 که حدود 320 میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد، به کار گرفتند.

از روی ترکیب شیمیایی ستاره ها می توان سن آن ها را مشخص کرد. ستاره های جوان تر فلزات بیشتری نسبت به ستاره های قدیمی تر دارند. زیرا این عناصر تا زمانی که یک یا دو نسل بعدی ستاره ها آن ها را توسط واکنش های هسته ای فراوری کردند، وجود نداشتند. ترکیبات شیمیایی ستارگان را هم می توان از روی طیف نوری آن ها شناسایی کرد زیرا بسته به اینکه کدام عنصر در ساختار آن ها وجود دارد، برخی از طول موج ها روشن تر یا کم نورتر هستند.

یک آزمایشگاه کهکشانی خاص

اما نمی توان ستارگان تکی را در کهکشان های دوردست آنالیز کرد. زیرا این کهکشان ها خیلی دورند و ساختار آن ها با فناوری فعلی بشر قابل حل نیست. کاری که می توان انجام داد این است که نوری را که از مناطق گوناگون کهکشان می آید آنالیز نموده جمعیت و نوع ستاره های هر منطقه را تخمین زد.

این همان چیزی است که UGC 10738 را به یک آزمایشگاه خاص برای مطالعه قرص ضخیم کهکشانی تبدیل می نماید. لبه این کهکشان به سمت ماست و منظره ای کاملا واضح از ساختار نازک و ضخیم ارائه می دهد. بدین ترتیب می توان هر بخش و نور متفاوت هر بخش را تشخیص داد. این همان کاری است که تیم اسکات با استفاده از تلسکوپ بسیار قدرتمند رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) در شیلی انجام داد.

جسی وان دو سانده (Jesse van de Sande) دیگر ستاره شناس دانشگاه سیدنی استرالیا گفت: با استفاده از ابزاری به نام کاوشگر طیف سنجی چند واحدی (MUSE) توانستیم نسبت فلز ستاره ها را در دیسک های ضخیم و نازک کهکشانی ارزیابی کنیم.

او اضافه نمود: این نتایج تقریبا همان هایی هستند که در کهکشان راه شیری وجود دارند، یعنی ستاره هایی باستانی در دیسک ضخیم و ستاره های جوان در دیسک نازک جای دارند. برای اطمینان از این یافته ها، در حالی آنالیز برخی از کهکشان های دیگر هستیم اما همین یافته ها هم شواهد محکمی است که نشان می دهد این دو کهکشان به یک روش تکامل یافته اند.

مطالعات آینده

اگرچه این یافته ها بدان معنی نیست که کهکشان راه شیری با کهکشان های دیگر درگیر نشده است یا ادغام سوسیس گایا (Gaia Sausage) هرگز روی نداده است. اما به نظر می رسد که گایا-انسلادوس مسئول شکل گیری دیسک ضخیم کهکشان نبوده است.

اسکات گفت: تصور می شد که دیسک های نازک و ضخیم راه شیری پس از یک ادغام خشن و نادر تشکیل شده اند و بنابراین احتمالا در کهکشان های مارپیچی دیگر یافت نمی شوند. اما پژوهش های ما نشان می دهد که چنین موضوعی احتمالا اشتباه است و دیسک ضخیم به طور طبیعی و بدون رویدادهای فاجعه بار تکامل یافته است. بنابراین کهکشان های مانند راه شیری احتمالا بسیار رایج هستند.

به گفته او این یافته ها همچنین نشان می دهد که می توان از مشاهدات بسیار دقیق موجود در راه شیری به عنوان ابزاری برای تجزیه وتحلیل بهتر و بیشتر کهکشان های دوری استفاده کرد که معمولا نمی توان آن ها را مستقیما رصد کرد.

این یافته های تازه که در نشریه The Astrophysical Journal Letters منتشر شده، هرچند در مشخص دلیل شکل گیری دیسک ضخیم کهکشان راه شیری تردید ایجاد می نماید اما به طور کلی در زمینه مطالعه دیسک های ضخیم و تکامل کهکشان های مارپیچی یک گام رو به جلو است.

اکنون که این تیم نشان داده امکان حل فضایی توزیع شیمیایی کهکشان های دیگر وجود دارد، آن ها قصد دارند تکنیک های خود را بر روی نمونه آماری قابل توجه از کهکشان های مشابه به کار بگیرند تا کشف خود را بهتر ارزیابی نمایند.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از کهکشان راه شیری

Credit: National Geographic/Alexander Mitiuc, Dreamstime

منبع: Science Alert