کشف اتفاقی مرموز در محیط بین کهکشانی

تلسکوپ فضایی جیمز وب موفق به مشاهده یک موج ضربه‌ای عظیم و یک کهکشان کوتوله کوچک در پنج‌قلوی استفان شده است. به گزارش ناسا، یک انفجار صوتی چندین برابر بزرگ‌تر از کهکشان راه شیری که با سرعت ۱.۸ میلیون مایل بر ساعت از پنج‌قلوی استفان در حال عبور است، توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا رصد شده است.

اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ ALMA و تلسکوپ فضایی جیمز وب یک کارخانه بازیافت گاز هیدروژن مولکولی گرم و سرد را در پنج‌قلوی استفان کشف کرده‌اند که موجب اتفاقات مرموزی شده است.

این امواج مهیب در اثر برخورد بین کهکشان‌های پنج‌قلوی استفان و یک کهکشان مزاحم ایجاد شده و فرآیند‌های عجیبی را در محیط بین کهکشانی، یعنی ابر‌های ضعیفی از پلاسمای هیدروژن داغ که در فضای بین کهکشان‌ها وجود دارد، رقم زده است.

رصد‌های جدیدی که با جیمز وب و ALMA انجام شده است، دید خوبی از کهکشان مزاحم NGC ۷۳۱۸ b در اختیار اخترشناسان قرار می‌دهد که با سرعت حدود ۱.۸ میلیون مایل در ساعت (تقریباً ۸۰۰ کیلومتر در ثانیه) با خشونت وارد این گروه از کهکشان‌ها شده است. گفتنی است که چنین سرعتی برای سفر از زمین به ماه و بازگشت دوباره در کمتر از ۱۵ دقیقه کافی است.این امواج مهیب در اثر برخورد بین کهکشان‌های پنج‌قلوی استفان و یک کهکشان مزاحم ایجاد شده و فرآیند‌های عجیبی را در محیط بین کهکشانی، یعنی ابر‌های ضعیفی از پلاسمای هیدروژن داغ که در فضای بین کهکشان‌ها وجود دارد، رقم زده است.

رصد‌های جدیدی که با جیمز وب و ALMA انجام شده است، دید خوبی از کهکشان مزاحم NGC ۷۳۱۸ b در اختیار اخترشناسان قرار می‌دهد که با سرعت حدود ۱.۸ میلیون مایل در ساعت (تقریباً ۸۰۰ کیلومتر در ثانیه) با خشونت وارد این گروه از کهکشان‌ها شده است. گفتنی است که چنین سرعتی برای سفر از زمین به ماه و بازگشت دوباره در کمتر از ۱۵ دقیقه کافی است.

این تهاجم خشونت‌آمیز به پنج‌قلوی استفان، یک موج ضربه‌ای چندین برابر بزرگ‌تر از کهکشان راه شیری ایجاد می‌کند که در پلاسمای بین‌ستاره‌ای موج می‌زند و یک «کارخانه بازیافت» برای گاز هیدروژن مولکولی گرم و سرد بین این پنج کهکشان راه‌اندازی می‌کند.

علاوه بر این، ستاره‌شناسان یک ابر گازی غول پیکر را یافته‌اند که از هم جدا می‌شود و یک مِه کم‌چگال از گاز گرم را تشکیل می‌دهد. این رصد‌ها همچنین دنباله‌ای از گاز گرم را نشان می‌دهد که از برخورد دو ابر و حتی تشکیل یک کهکشان جدید شکل می‌گیرد. کشف این پدیده‌ها می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا درک بهتری از چگونگی تأثیر تلاطم بر محیط بین کهکشانی و چگونگی تأثیر برخورد‌ها بر شکل‌گیری ستارگان و تکامل کهکشان‌ها به طور کلی داشته باشند.

فیلیپ اپلتون، اخترشناس ارشد این پروژه می‌گوید: همانطور که این مهاجم به داخل گروه کهکشان‌های استفان برخورد می‌کند، با یک جریان گاز قدیمی برخورد می‌کند که احتمالاً در اثر تعامل قبلی بین دو کهکشان دیگر ایجاد شده است و موجب ایجاد یک موج ضربه‌ای غول پیکر می‌شود.

وی افزود: هنگامی که موج ضربه‌ای از این جریان ناهموار عبور می‌کند، یک لایه خنک‌کننده بسیار متلاطم یا ناپایدار ایجاد می‌کند و در مناطق تحت تأثیر این فعالیت خشونت‌آمیز است که شاهد ساختار‌های غیرمنتظره و بازیافت گاز هیدروژن مولکولی هستیم. این مهم است، زیرا هیدروژن مولکولی ماده خامی را تشکیل می‌دهد که در نهایت ممکن است ستاره‌ها را تشکیل دهد، بنابراین درک سرنوشت آن به ما اطلاعات بیشتری در مورد تکامل پنج‌قلوی استفان و به طور کلی کهکشان‌ها خواهد داد.

پنج کهکشان استفان که در فاصله ۲۷۰ میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی اسب بزرگ قرار دارد، از کهکشان‌های NGC ۷۳۱۷، NGC ۷۳۱۸ a، NGC ۷۳۱۸ b، NGC ۷۳۱۹ و NGC ۷۳۲۰ تشکیل شده است. ثابت شده است که این پنج کهکشان آزمایشگاه ایده‌آلی برای مطالعه برهم‌کنش‌های کهکشانی، از جمله برخورد‌های خشونت‌آمیز و چگونگی تأثیر این فعل و انفعالات بر محیط‌شان هستند.

اما پنج‌قلوی استفان با دیگر مکان‌های برخورد کهکشانی متفاوت است، زیرا این ادغام‌ها معمولاً باعث ستاره‌زایی می‌شوند، چیزی که در این پنج کهکشان رخ نمی‌دهد. در عوض، تلاطم این برخورد‌های کهکشانی در پنج‌قلوی استفان در محیط بین کهکشانی احساس می‌شود، جایی که مواد خام کافی برای آغاز تولد ستاره‌ها وجود ندارد؛ بنابراین چیزی که پنج‌قلوی استفان را بسیار منحصر به فرد می‌کند، این است که برخورد کهکشان‌ها معمولاً باعث انفجار ستاره‌زایی می‌شود، اما جایی که این فعالیت خشونت‌آمیز در حال وقوع است، شکل‌گیری ستاره کم است و دانشمندان هنوز در مورد علت آن متحیر هستند.

منطقه‌ای در مرکز این موج ضربه‌ای که «میدان ۶» (Field ۶) نامیده می‌شود، یک ابر غول‌پیکر از مولکول‌های سرد را نشان می‌دهد که از هم جدا شده‌اند و به دُم بلندی از هیدروژن مولکولی گرم کشیده شده‌اند و به طور مکرر از طریق همین حالت‌ها بازیافت می‌شوند. اپلتون می‌گوید: آنچه می‌بینیم متلاشی شدن یک ابر غول‌پیکر از مولکول‌های سرد در گاز فوق داغ است و جالب اینجاست که گاز از ضربه جان سالم به در نمی‌برد، بلکه فقط در حالت‌های سرد و گرم می‌چرخد. ما هنوز این چرخه‌ها را به طور کامل درک نکرده‌ایم، اما می‌دانیم که گاز در حال بازیافت است، زیرا طول دُم بیشتر از زمانی است که طول می‌کشد تا ابر‌هایی که از آن‌ها ساخته شده است، نابود شوند.

اخترشناسان در مرکز، یعنی تصویر «میدان ۵»، دو ابر گاز سرد را شناسایی کردند که توسط جریانی از گاز هیدروژن مولکولی گرم به هم متصل شده‌اند که مشخصه آن برخوردی با سرعت بالا است که از پوشش گاز گرم اطراف تغذیه می‌کند. منطقه سوم که «میدان ۴» نام دارد نیز محیطی باثبات‌تر و کمتر متلاطم را نشان می‌دهد که در آن گاز هیدروژن فروپاشیده و چیزی که دانشمندان بر این باورند که یک کهکشان کوتوله کوچک است، شکل گرفته است.

پیر گیلارد، پژوهشگر موسسه اخترفیزیک و یکی از پژوهشگران این پروژه می‌گوید: در «میدان ۴»، احتمالاً ابر‌های بزرگی از گاز متراکم که از قبل وجود داشتند، به دلیل ضربه ناپایدار شده و برای تشکیل ستاره‌های جدید همانطور که ما انتظار داریم، فروپاشیده‌اند. وی افزود: موج ضربه‌ای در محیط بین کهکشانی پنج‌قلوی استفان گاز مولکولی سرد را به اندازه‌ای که ما در کهکشان راه شیری خود داریم، تشکیل داده است و با این حال، ستاره‌ها را با سرعتی بسیار آهسته‌تر از حد انتظار تشکیل می‌دهد.

پژوهشگران می‌گویند، درک اینکه چرا این ماده عقیم است، یک چالش واقعی برای نظریه‌پردازان است و برای درک نقش سطوح بالای تلاطم و اختلاط موثر بین گاز سرد و گرم، به پژوهش‌های بیشتری نیاز است. اپلتون و گروهش با استفاده از این فرصت و استفاده از تلسکوپ ALMA که یک تداخل‌سنج نجومی متشکل از ۶۶ تلسکوپ رادیویی در منطقه صحرای آتاکاما در شمال شیلی است، روی سه منطقه کلیدی در پنج‌قلوی استفان بزرگنمایی کردند. این مشاهدات به اخترشناسان اجازه داد تا اولین تصویر واضح از نحوه حرکت و شکل‌گیری مداوم گاز هیدروژن ایجاد کنند.

جو پسکه، مدیر برنامه ALMA در بنیاد ملی علوم ایالات متحده گفت: قدرت ALMA در این رصد‌ها آشکار است و به ستاره شناسان بینش جدید و درک بهتری از فرآیند‌های ناشناخته قبلی ارائه می‌دهد.