ستارهشناسان معتقدند که بالاخره دلیل نادر بودن کهکشانهایی مانند کهکشان ما را کشف کردهاند.
کهکشانهایی مانند راه شیری بهطرز عجیبی در همسایگی کیهانی ما کمیاب هستند. شبیهسازیهای جدید با ابررایانهها به ستارهشناسان کمک کردهاند تا بالاخره پاسخ این معما را بیابند.
راه شیری درون یک خوشهی کهکشانی در صفحهی ابرکهکشانی قرار دارد؛ این صفحه یک ساختار گسترده به پهنای یک میلیارد سال نوری است که خوشههای کهکشانی بزرگ روی آن قرار گرفتهاند. اما بر خلاف انتظار، در این صفحهی عظیم کهکشانهای مارپیچی کمیاباند، در حالی که کهکشانهای بیضوی درخشان بسیار رایجتر هستند.
اکنون ستارهشناسان پیشنهاد میدهند که دلیل این موضوع، تاریخچهی پرتلاطم و پر از برخوردهای کهکشانی در این ناحیه است که باعث شده کهکشانهای بیضوی شکل بگیرند، در حالی که کهکشان ما بهنحوی از این سرنوشت در امان مانده است. آنها یافتههای خود را در ۲۹ آبان در مجلهی Nature Astronomy منتشر کردهاند.
کارلوس فرنک، استاد فیزیک در دانشگاه دورهام بریتانیا، در بیانیهای گفت:
«توزیع کهکشانها در صفحهی ابرکهکشانی واقعاً شگفتانگیز است. این پدیده نادر است، اما کاملاً غیرمعمول نیست؛ شبیهسازی ما جزئیات دقیق شکلگیری کهکشانها، از جمله تبدیل کهکشانهای مارپیچی به کهکشانهای بیضوی از طریق ادغام کهکشانی را نشان میدهد.»
ابرخوشهی محلی یک ساختار پهنشده بهشکل پنکیک است که شامل چندین خوشهی کهکشانی عظیم با هزاران کهکشان است. کهکشانهای این خوشهها معمولاً در دو دستهی کلی قرار میگیرند: کهکشانهای بیضوی که پر از ستارههای پیر هستند و توسط سیاهچالههای فوقپرجرم غولپیکر احاطه شدهاند، و کهکشانهای مارپیچی مانند راه شیری که دارای سیاهچالههای فوقپرجرم کوچکتری در مرکز خود هستند و بازوهای ظریف آنها همچنان محل شکلگیری ستارگان جوان است.
با این حال، از زمان کشف این صفحه توسط ستارهشناس فرانسوی ژرار دو وُکولور در دههی ۱۳۲۸، دانشمندان متوجه یک تناقض عجیب شدند: این صفحه پر از کهکشانهای بیضوی درخشان است، اما کهکشانهای مارپیچی در آن بهطرز محسوسی نادر هستند.
برای بررسی چگونگی تحول این همسایگی کیهانی، پژوهشگران این مطالعه از یک شبیهسازی ابررایانهای به نام SIBELIUS استفاده کردند. آنها با بازگرداندن روند تکامل کهکشانهای مشاهدهشده تا ۱۳.۸ میلیارد سال پیش، یعنی زمان مهبانگ (Big Bang)، مدلی ساختند که سیر تحول این صفحه را با دقت بازسازی میکند.
در این شبیهسازی، پژوهشگران مشاهده کردند که کهکشانهای مارپیچی در خوشههای متراکم صفحهی ابرکهکشانی بهطور مکرر در برخوردهای فاجعهبار با یکدیگر ادغام میشوند. این برخوردها باعث از هم پاشیدن بازوهای ظریف مارپیچی و تبدیل آنها به کهکشانهای بیضوی میشود. این فرایند همچنین موجب کشیده شدن مواد بیشتر به داخل سیاهچالهی مرکزی کهکشانهای برخورد کرده و رشد بیشتر این سیاهچالهها میشود.
از سوی دیگر، کهکشانهای مارپیچی که در مناطق دورتر از این صفحه قرار دارند، از این درگیریهای کیهانی در امان میمانند و ساختار مارپیچی خود را حفظ میکنند. این موضوع به این معنا نیست که کهکشانهای مارپیچی مانند کهکشان ما در محیط آشفتهی این صفحه تکامل نمییابند، اما نشان میدهد که آنها بسیار نادر هستند و تاکنون از بدترین آسیبهای این فرآیند جان سالم به در بردهاند.
نادر بودن کهکشانهای مارپیچی مانند راه شیری در صفحهی ابرکهکشانی ناشی از برخوردهای کهکشانی مکرر در این ناحیه است. این برخوردها ساختار ظریف کهکشانهای مارپیچی را از بین میبرند و آنها را به کهکشانهای بیضوی تبدیل میکنند. در مقابل، کهکشانهای مارپیچی که در نواحی دورتر از این صفحه قرار دارند، از این فرآیندهای مخرب در امان میمانند و ساختار خود را حفظ میکنند.
نکتهی جالب: کهکشان راه شیری، با وجود قرار گرفتن در این محیط پرتنش، بهطرز عجیبی از این سرنوشت در امان مانده و هنوز ساختار مارپیچی خود را حفظ کرده است. این مسئله نشان میدهد که یا کهکشان ما تاکنون خوششانس بوده، یا عواملی خاص باعث حفظ آن در برابر این ادغامهای کهکشانی شدهاند.
مدلهای شبیهسازیشده با ابررایانهها نشان میدهند که تاریخچهی کهکشانی ما میتواند بسیار پرتلاطمتر از چیزی باشد که تاکنون تصور میکردیم، و بقای راه شیری به شکل فعلی، یک استثنا در میان کهکشانهای صفحهی ابرکهکشانی است.
