اما این ادغام چگونه خواهد بود؟ هر دو کهکشان دارای کهکشانهای کوتوله هستند و اخترشناسان میخواهند بدانند که آیا رفتار این کوتولهها میتواند آیندهی این ادغام را پیشبینی کند یا خیر.
یکی از روشهایی که اخترشناسان برای بررسی این پرسشها به کار میبرند، شبیهسازیهای پیشرفته است. اما گروهی از اخترشناسان دانشگاه کوئینزلند در استرالیا روی راه دیگری کار میکنند: بررسی یک جفت کهکشان دیگر که در مسیر ادغام، مراحل جلوتری را طی کردهاند.
نتایج آنها در مقالهای با عنوان «میدان سرعت هماهنگ ماهوارهها در اطراف جفت کهکشان مارپیچی در حال برهمکنش NGC5713/19: نشانهای از ادغام دو گروه کهکشانی» در نشریهی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است. نویسندهی اصلی این مقاله، هلموت یِرجن، استاد نجوم و ریاضیات در دانشگاه ملی استرالیاست.
دکتر سارا سوئیت از دانشگاه ملی استرالیا میگوید:
«این مقاله نشان میدهد که این دو کهکشان — NGC5713 و NGC5719 — طوری با یکدیگر ترکیب میشوند که انگار در حال رقصاند، با کهکشانهای کوتولهای که در نزدیکیشان به دور آنها میچرخند.»
NGC5713 و NGC5719 یک جفت کهکشان مارپیچی پرنور و در حال برهمکنش هستند که فاصلهای حدود ۳۰۰ هزار سال نوری از هم دارند. این جفت از نظر ویژگیها شباهت زیادی به کهکشان راهشیری و آندرومدا دارند و میتوانند یک نمونهی مرجع مفید باشند. با این تفاوت که در مسیر ادغام، جلوتر از ما قرار گرفتهاند و هماکنون شواهدی از افزایش تشکیل ستارهها در اثر برهمکنششان دیده میشود.
یک ساختار کشیده و مستقیم از هیدروژن خنثی این دو کهکشان را به هم متصل کرده و بیش از ۶۵۰ هزار سال نوری امتداد یافته است. این یعنی یک «پل کشندی» بین آنها وجود دارد که شواهد روشنی از تأثیر گرانشی دو کهکشان و کنده شدن مواد از آنها به دست میدهد.
جفت NGC5713/19 دارای ۱۴ کهکشان کوتولهی ماهوارهای تأییدشده است. این کهکشانها به همراه دو کهکشان میزبان بزرگتر، دو زیرگروه متمایز را تشکیل میدهند. پژوهشگران در مقاله توضیح میدهند که کوتولهها و میزبانهایشان دارای یک «ساختار جنبشی هماهنگ برجسته» هستند؛ یعنی حرکت آنها در فضا، الگو و نظم مشخصی دارد. این الگوها سرنخهایی دربارهی تاریخچهی گرانشی این جفت، مدت زمان برهمکنش، نحوهی توزیع مادهی تاریک و نقش نیروهای کشندی در شکلدهی به مدارها ارائه میدهد.
دکتر سوئیت، از دانشکده ریاضیات و فیزیک دانشگاه ملی استرالیا، سرپرست پروژهای به نام Delegate است؛ یک طرح پژوهشی مشترک میان مدرسه تحقیقات نجوم و اخترفیزیک این دانشگاه و چند مؤسسه دیگر. هدف این پروژه بررسی چگونگی برهمکنش کهکشانهای کوتوله با میزبانهای مارپیچی بزرگترشان است تا بتوان آیندهی ادغام راهشیری و آندرومدا را بهتر پیشبینی کرد.
او در یک بیانیه مطبوعاتی گفت:
«راهشیری در ۲.۵ میلیارد سال آینده با آندرومدا و کهکشانهای کوتولهی اطرافشان ادغام خواهد شد. هرچند تحقیقات زیادی دربارهی گروه کهکشانی محلی ما انجام شده، هنوز نمیدانیم که این وضعیت تا چه حد معمولی است. ما دو کهکشان مارپیچی مشابه را بررسی کردیم که حدود سه میلیارد سال جلوتر از راهشیری و آندرومدا در مسیر ادغام قرار دارند. این مقاله نشان میدهد که کهکشانهای NGC5713 و NGC5719 به گونهای ادغام میشوند که انگار در حال رقصاند، با کوتولههایی که در نزدیکیشان به دور آنها میچرخند.»
دکتر سوئیت میگوید: «بدون چنین ادغامی، ممکن بود کهکشانها در یک ابر پراکندهی تصادفی باقی بمانند و در صفحات زیبا و هماهنگ مانند آنچه در اطراف راهشیری و آندرومدا میبینیم، مرتب نشوند. این میتواند واضحترین نگاه ما تا کنون به چگونگی شکلگیری سیستم ماهوارهای کهکشانها مانند راهشیری و روند تکامل آنها ارائه دهد.»
پژوهشگران برای فهمیدن این که آیا جفت راهشیری/آندرومدا نمونهای رایج از ادغام کهکشانی است یا یک مورد استثنایی، آن را با جفتهای کهکشانی دیگر مقایسه میکنند.
پروفسور یرجن میگوید:
«ما میخواهیم بررسی کنیم که آیا گروه محلی راهشیری و آندرومدا یک نمونهی کلاسیک است یا یک مورد نادر کیهانی. تا زمانی که این را ندانیم، توانایی ما در تعمیم نتایج گروه کهکشانی محلی برای درک تحول کهکشانها در یک زمینهی کیهانشناختی گستردهتر محدود خواهد بود.»
در نجوم، اخترفیزیک و کیهانشناسی، اغلب بین فهم نظری ما و مشاهداتمان نوعی تنش وجود دارد. این امر کاملاً طبیعی است، زیرا دانش ما از طبیعت کامل نیست. وقتی دانشمندان چنین تنشی را تشخیص میدهند، میدانند که زمان کار بیشتر فرا رسیده است. معمولاً این بدان معناست که مدلها و نظریهها نیاز به بازنگری دارند تا با دادههای واقعی همخوان شوند.
پروفسور یرجن توضیح میدهد:
«برای مثال، هنوز تنش ماندگاری بین مشاهدات گروه کهکشانی محلی و پیشرفتهترین شبیهسازیهای کیهانشناختی جهان وجود دارد، مانند اینکه کهکشانهای کوتوله تمایل دارند در صفحههایی به دور میزبانهایشان قرار گیرند. این مشاهدات نشان میدهد که باید شبیهسازیهای فعلی را بازبینی اساسی کنیم.»
پژوهشگران برای آزمودن مشاهدات خود و یافتن نمونههای مشابه جفت NGC5713/19 از شبیهسازی معروف Illustris TNG100 استفاده کردند. آنها در حجم این شبیهسازی هشت نمونه یافتند و یکی از این جفتها از نظر همچرخش شباهت زیادی به NGC5713/19 داشت.
در نتیجهگیری مقاله آمده است:
«جفت کهکشانی در حال ادغام NGC5713/19 سامانهای از ماهوارهها دارد که توزیعی دوگانه از نظر موقعیتهای آسمانی و سرعتهای شعاعی نسبی نشان میدهد؛ بهطوری که همهی ماهوارهها بهجز یکی در جنوب شرقی NGC5719 آبیگرایند و همهی ماهوارهها بهجز یکی در شمال غربی NGC5713 سرخگرا هستند. آنها همچنین همان حرکت میزبانهای نزدیکشان را دنبال میکنند.»
چند سناریو برای توضیح این یافتهها وجود دارد، اما نویسندگان معتقدند که سناریوی ادغام محتملتر است. رصدهای تکمیلی میتواند این فرض را تأیید کند. آنها پیشنهاد میکنند که اندازهگیری فراوانیهای شیمیایی در دم کشندی و مقایسهی آن با رابطه جرم–فلزیّت میتواند مؤید این سناریو باشد. اگر کهکشان کوتولهای که در انتهای دم قرار دارد، همان فلزیّت دم را داشته باشد، به احتمال زیاد از همین ادغام به وجود آمده است.
اگر ثابت شود که NGC5713/19 واقعاً یک جفت در حال ادغاماند، آنگاه رفتار کهکشانهای کوتولهی آنها میتواند به ما کمک کند تا آیندهی ادغام راهشیری را بهتر تصور کنیم.
پروفسور یرجن در پایان میگوید:
«آیا راهشیری رقص خود را با آندرومدا آغاز خواهد کرد، با کوتولههایی که به دورشان میچرخند؟ این همان چیزی است که میخواهیم بفهمیم.»