در سراسر جهان، کهکشانها اغلب بهصورت خوشههایی متشکل از صدها و گاهی هزاران کهکشان یافت میشوند. در فضای میان این کهکشانها، مادهای به نام «محیط میانخوشهای» (Intracluster Medium یا ICM) وجود دارد؛ گازی بسیار رقیق که دمای آن به دهها میلیون درجه میرسد.
اکنون، ستارهشناسان در دو پژوهش جدید مشاهدات هیجانانگیزی از این ماده منتشر کردهاند که سرنخهای تازهای درباره نحوه شکلگیری آن ارائه میدهد.
محیط میانخوشهای بخش قابلتوجهی از جرم یک خوشه کهکشانی را تشکیل میدهد و حدود ۱۵ درصد از جرم کل خوشه را به خود اختصاص میدهد. دانشمندان معتقدند این گاز در اثر فرآیندهایی مانند فوران جتهای پرانرژی از سیاهچالههای کلانجرم، شوکهای گرانشی و برخورد میان خوشههای کهکشانی تا این حد داغ شده است.
اما برای درک چگونگی آغاز این فرآیند، باید به اعماق کیهان و میلیاردها سال به گذشته نگاه کنیم.
پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و رصدخانه پرتو ایکس چاندرا، جرم آسمانی MUSE Quasar Nebula ۰۱ یا MQN01 را در مقیاسی بزرگ بررسی کردند. نور این سامانه از زمانی به ما رسیده که جهان تنها حدود ۲ میلیارد سال عمر داشته است. MQN01 همچنین یکی از متراکمترین مجموعههای کهکشانها و سیاهچالههای کلانجرم فعال را در آن دوران در خود جای داده است.
مشاهدات نشان داد که کهکشانهای این خوشه توسط گاز سرد احاطه شدهاند؛ وضعیتی که با محیط میانخوشهای بسیار داغ امروزی تفاوت زیادی دارد. با این حال، دادهها نشان میدهند که این گاز سرد بهتدریج تحت تأثیر فعالیت کهکشانهای خوشه در حال تغییر است.
در نخستین پژوهش، دانشمندان گزارش دادند که گاز محیط میانخوشهای در اطراف یک اختروش (کوازار) که هیچ جت پرانرژی از خود منتشر نمیکند، از طریق شوکهای گرانشی در حال گرم شدن است. آنها این نتیجه را از این واقعیت به دست آوردند که اگر جت وجود داشت، باید تابش رادیویی بسیار شدیدی مشاهده میشد، در حالی که این جرم آسمانی از نوع «آرام از نظر رادیویی» (Radio-quiet) است. پژوهشگران معتقدند گاز سرد در حال سقوط دوباره به مرکز خوشه است و در این فرآیند تا دمای حدود ۲۰ میلیون کلوین گرم میشود.
آنها همچنین دریافتند که این گاز اولیه نهتنها بسیار سردتر از محیط میانخوشهای امروزی است، بلکه چگالی آن نیز بین ۱۰ تا ۱۰۰ برابر بیشتر از گازهای مشابه در جهان کنونی است.
در پژوهش دوم، محققان گاز سرد اطراف کهکشان دیگری در همین خوشه را بررسی کردند و با پدیدهای غیرمنتظره روبهرو شدند؛ این گاز برخلاف انتظار به سمت مرکز کهکشان سقوط نمیکند. دلیل این اتفاق، جت قدرتمند یک سیاهچاله در کهکشانی مجاور عنوان شده است.
این گاز سرد در اطراف جرمی دیده میشود که پژوهشگران به آن لقب «سیبزمینی قرمز» (Red Potato) دادهاند. با توجه به حجم زیاد گاز موجود، انتظار میرود این کهکشان محل شکلگیری گسترده ستارههای جدید باشد، اما برخلاف پیشبینیها نرخ تولد ستاره در آن بسیار پایینتر از حد انتظار است.
پاسخ این معما را رصدخانه چاندرا آشکار کرده است.
دادههای چاندرا نشان میدهد که یک سیاهچاله در حال رشد در کهکشان همسایه، جریانی از ذرات پرانرژی را به سمت کهکشان «سیبزمینی قرمز» شلیک میکند. پژوهشگران معتقدند این جت باعث ایجاد آشفتگی شدید در گاز سرد اطراف این کهکشان شده و همین آشفتگی مانع از فرو ریختن گاز به سمت مرکز و در نتیجه جلوگیری از شکلگیری ستارههای جدید میشود.
این مشاهدات نهتنها اطلاعات ارزشمندی درباره روند تکامل محیط میانخوشهای در طول تاریخ کیهان ارائه میکنند، بلکه درک ما از نحوه شکلگیری کهکشانها و ستارهها و همچنین تأثیر سیاهچالهها بر کهکشان میزبان و همسایگان آن را نیز عمیقتر میکنند.
