“SPT2349-56 یک سیستم استثنایی است که شاید ما یکی از بزرگترین خوشهها را در حال تشکیل در مرحلهای بسیار کوتاه و حیاتی مشاهده کردهایم.”
ستارهشناسان یک “تانک سوخت کیهانی” پنهان در خوشهای از کهکشانهای در حال تشکیل را کشف کردهاند.
این مخزن وسیع گاز مولکولی سرد در پروتواچلهای به نام SPT2349-56 یافت شده است که ۱۲ میلیارد سال نوری با ما فاصله دارد و میتواند باعث یک انفجار شدید در تشکیل ستارهها در کهکشانهای نوزاد شود که ممکن است به مدت ۴۰۰ میلیون سال ادامه یابد.
تیمی که این کشف را انجام داده، گمان میکند که این گاز در نهایت میتواند به گاز داغ و پخش شدهای به نام محیط درونخوشهای (ICM) تبدیل شود که در خوشههای کهکشانی بالغ مشاهده شده است.
این کشف با استفاده از بزرگترین تلسکوپ رادیویی جهان، آرایه میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما (ALMA) انجام شده است که شامل ۶۶ آنتن در منطقه صحرای آتاکاما در شمال شیلی است.
دازی ژو، رهبر تیم از دانشگاه بریتیش کلمبیا به Space.com گفت: “ما مقدار قابل توجهی گاز مولکولی در پروتواچله SPT2349-56 کشف کردیم، که به مراتب بیشتر از اندازهگیری قبلی است. این گاز احتمالاً از ابرهای مولکولی در داخل کهکشانهای فردی نمیآید. در عوض، به نظر میرسد که یک مخزن پراکنده است که این محیط فوقالعاده چگال را دربر گرفته است.”
ژو توضیح داد که گاز مولکولی به عنوان سوخت مستقیم برای تشکیل ستارهها شناخته میشود، اما مخزن newly کشف شده همچنین میتواند تأمینکننده مداوم مواد خام برای انفجار ستارهها باشد — دورهای از تولد شدید ستارهها.
“این میتواند توضیح دهد که چگونه کهکشانهای پروتواچله فعالیتهای شدید تشکیل ستاره خود را حفظ میکنند.” محقق دانشگاه بریتیش کلمبیا افزود. “یافتههای ما میتواند تأثیرات عمدهای در درک نحوه شکلگیری بزرگترین کهکشانها در خوشههای کهکشانی داشته باشد.”
یک خوشه جوان فوقالعاده
همانطور که از نام آنها پیداست، پروتواچلهها مانند SPT2349-56، اجداد خوشههای کهکشانی هستند که برخی از بزرگترین ساختارهای کیهانی هستند که ما در جهان کنونی مشاهده میکنیم. خوشههای کهکشانی بالغ مانند خوشه برساووش که کهکشان ما و گروه محلی ما در آن قرار دارند، ساختارهای بزرگ و گرانشی هستند که به طور غالب توسط کهکشانهای بیضوی بالغ با فعالیتهای ستارهسازی اندک تسلط دارند.
در پروتواچلهها، ژو توضیح داد که کهکشانها در حال سقوط به مرکز خوشه هستند و در این فرایند دورههای انفجار ستارهای را تجربه میکنند. بنابراین، مطالعه پروتواچلهها به ستارهشناسان این امکان را میدهد که به طور مستقیم تکامل ساختارهای بزرگمقیاس جهان را مشاهده کنند. “یکی از بزرگترین معماهای اطراف پروتواچلهها این است که سطح تشکیل ستارهای که مشاهده میکنیم بسیار بیشتر از آن چیزی است که شبیهسازیهای کیهانی پیشبینی میکنند.” ژو گفت. “SPT2349-56 یک نمونه استثنایی از این است. بیش از ۳۰ کهکشان در منطقهای با ابعادی مشابه کهکشان آندرومدا، یکی از همسایگان نزدیک ما، جمع شدهاند.”
“با این حال، این سیستم در حال تشکیل ستارهها با نرخ ۱۰,۰۰۰ برابر بیشتر از آندرومدا است.”
و محیط فوقچگال SPT2349-56 حتی بیشتر از این هم استثنایی است.
ستارهشناسان بیش از ۱۰ کهکشان فوقنورانی فروسرخ (ULIRG) را در این پروتواچله کشف کردهاند. ULIRGها جمعیتی بسیار نادر از کهکشانها هستند که فعالیتهای شدید تشکیل ستارهای دارند.
“برای درک این موضوع، ما حتی نمیتوانیم یک ULIRG را در خوشه کهکانی محلی خود، برساووش، پیدا کنیم.” ژو گفت. “آنچه که این موضوع را حتی جالبتر میکند این است که ULIRGها معمولاً از طریق ادغام کهکشانها شکل میگیرند و عمر آنها معمولاً بسیار کوتاه است، اما ما هیچ نشانهای از ادغامها در ULIRGها در این سیستم پروتواچله پیدا نکردهایم. این سؤال را به وجود میآورد که چگونه چنین تمرکز شدیدی از ULIRGها میتواند در SPT2349-56 شکل گرفته باشد.” پاسخ ممکن است در این مخزن کشفنشده از گاز مولکولی سرد در SPT2349-56 نهفته باشد. “به طور سنتی، گاز مولکولی به عنوان گازی که در کهکشانها متمرکز است، در نظر گرفته میشود. بیرون از کهکشانها، گاز معمولاً داغتر و کمتر چگال است و عمدتاً به صورت اتمی است.” ژو گفت. “بنابراین، یافتن چنین افزایشی چشمگیر از گاز مولکولی که به وضوح با کهکشانهای فردی مرتبط نیست، کاملاً غیرمنتظره بود.”
ژو معتقد است که SPT2349-56 همچنین استثنایی است زیرا ALMA به نظر میرسد که آن را در یک مرحله کوتاه، نادر و اما حیاتی از تکامل خود در مسیر تبدیل شدن به یکی از بزرگترین خوشههای کهکشانی، مشاهده کرده است.
“در مراحل بعدی، ادغامهای شدید ممکن است شواهدی از چگونگی شکلگیری آن را از بین ببرند. SPT2349-56 فرصت نادری را فراهم میکند تا واقعاً درک کنیم چگونه کهکشانهای بیضوی بزرگ در مراکز خوشهها ساخته شدهاند.” ژو گفت.
تیم حالا قصد دارد به برخی از معماهای باقیمانده در مورد این گاز مولکولی، از جمله اینکه از کجا آمده است و به کجا میرود، تحقیق کند. “ما هنوز به طور کامل منشأ و سرنوشت این گاز گسترش یافته را درک نکردهایم. آیا این گاز خنک خواهد شد و ستارههای جدیدی خواهد ساخت؟ یا داغ خواهد شد و به بخشی از محیط داغ درونخوشهای تبدیل خواهد شد؟” ژو گفت. “ما میخواهیم بیشتر بررسی کنیم که چگونه این گاز تولید شده و چگونه با کهکشانهای پروتواچله تعامل میکند، که میتواند رانندگان اصلی تشکیل ستاره شدید در SPT2349-56 و شکلگیری اولیه خوشههای کهکشانی عظیم را فاش کند. “این کشف تنها آغاز است!” تحقیقات تیم در تاریخ ۷ فروردین در The Astrophysical Journal Letters منتشر شد.
