کهکشان‌های خفته آشکار شدند

به گزارش ایران اکونومیست، ستاره‌شناسان با استفاده از داده‌های «تلسکوپ فضایی جیمز وب»، کهکشان‌های غیرفعال با طیف وسیعی از جرم‌ها را در اولین میلیارد سال پس از «مه‌بانگ»(Big Bang) کشف کردند و یک قدم به درک چگونگی رشد کهکشان‌های اولیه نزدیک‌تر شدند. دانشمندان انتظار غیرفعال یا خاموش بودن این کهکشان‌ها را نداشتند.

به نقل از لایوساینس، منجمان بیش از دوازده کهکشان غیرفعال را کشف کرده‌اند که تشکیل ستاره خود را در اولین میلیارد سال پس از «مه‌بانگ» متوقف کرده‌اند. این کشف که با داده‌های «جیمز وب» انجام شده است، مرحله‌ای جذاب در زندگی کهکشان‌های اولیه را روشن می‌کند و می‌تواند سرنخ‌های بیشتری درباره چگونگی تکامل کهکشان‌ها ارائه دهد.

دلایل مختلفی وجود دارد که چرا کهکشان‌ها ممکن است از تشکیل ستاره‌های جدید دست بکشند. یکی از این دلایل وجود ابرسیاه‌چاله‌ها در مرکز آنهاست. این غول‌ها تابش شدیدی ساطع می‌کنند که گاز سرد، مهم‌ترین ماده برای تشکیل ستاره را گرم کرده و تخلیه می‌کند. علاوه بر این، کهکشان‌های مجاور بزرگتر می‌توانند این گاز سرد را از بین ببرند یا آن را گرم کنند که منجر به توقف تشکیل ستاره می‌شود. در نتیجه، این کهکشان‌ها ممکن است برای همیشه غیرفعال یا خاموش بمانند.

دلیل دیگر غیرفعال شدن کهکشان‌ها، بازخورد ستاره‌ای است. این فرآیند زمانی اتفاق می‌افتد که گاز در کهکشان به دلیل فرآیندهای ستاره‌ای مانند ابرنواخترها، بادهای ستاره‌ای شدید یا فشار مرتبط با نور ستاره، گرم و دفع می‌شود. بنابراین کهکشان یک دوره آرام موقتی را طی می‌کند. «آلبا کوولو پاز»(Alba Covelo Paz) دانشجوی دکترا در «دانشگاه ژنو»(Geneva) و نویسنده ارشد این مطالعه جدید که یافته‌ها را توصیف می‌کند، گفت: این معمولاً یک مرحله موقتی است که معمولاً حدود ۲۵ میلیون سال طول می‌کشد.

 گازی که بیرون رانده شده بود طی میلیون‌ها سال، دوباره به داخل می‌ریزد و گاز گرم دوباره سرد می‌شود. هنگامی که به اندازه کافی گاز سرد وجود داشته باشد، کهکشان می‌تواند شروع به تشکیل ستاره‌های جدید کند. در حالی که مرحله غیرفعال به طور معمول در کهکشان‌های نزدیک مشاهده می‌شود، منجمان تنها چهار کهکشان غیرفعال را در اولین میلیارد سال کیهان یافته‌اند. از این میان، سه کهکشان جرم کمتر از یک میلیارد جرم خورشیدی و یک کهکشان جرمی بیش از ۱۰ میلیارد جرم خورشیدی داشتند. مشاهدات محدود و خواص پراکنده کهکشان‌های غیرفعال برای به دست آوردن تصویری واضح از تشکیل ستاره اولیه کافی نبود.

این تیم بین‌المللی از منجمان با استفاده از داده‌های طیف‌سنجی حساس «جیمز وب»، ۱۴ کهکشان غیرفعال با طیف وسیعی از جرم‌ها را در کیهان اولیه کشف کردند که نشان می‌دهد کهکشان‌های غیرفعال محدود به محدوده‌های جرمی کم یا بسیار بالا نیستند.

این تصویر از دوربین جیمز وب ناسا از منطقه ستاره‌زایی NGC 604 نشان می‌دهد که چگونه بادهای ستاره‌ای از ستارگان جوان، داغ و درخشان، حفره‌هایی را در گاز و غبار اطراف ایجاد می‌کنند.

کهکشان خفته

دانشمندان انتظار نداشتند کهکشان‌های غیرفعال را در کیهان اولیه ببینند. آنها گمان می‌کردند که چون این کهکشان‌ها جوان هستند، باید به شدت ستاره‌های جدید زیادی تشکیل دهند. «پاز» گفت: اولین کشف یک کهکشان غیرفعال در کیهان اولیه یک شوک بزرگ بود، زیرا آن کهکشان قبلاً با «تلسکوپ فضایی هابل»(Hubble Space Telescope) مشاهده شده بود، اما ما نمی‌دانستیم که غیرفعال است تا اینکه «جیمز وب» آن را بررسی کرد.

این امر به این دلیل است که برخلاف «تلسکوپ فضایی هابل»، ابزار «طیف‌سنجی فروسرخ»(NIRSpec) در «جیمز وب» می‌تواند هم نور این کهکشان‌ها را که به طول موج‌های نزدیک به فروسرخ جابجا شده است، ببیند و هم جزئیات طیف‌سنجی مربوط به آن را ارائه دهد. دانشمندان کنجکاو بودند بدانند چرا کهکشان‌های اولیه تشکیل ستاره را متوقف کرده‌اند و آیا این امر در طیف وسیعی از جرم‌های ستاره‌ای رایج بوده است یا خیر.

یک فرضیه این بود که کهکشان‌ها، دوره‌های تشکیل ستاره و سپس دوره‌های آرام داشتند، قبل از اینکه دوباره شروع کنند. «پاز» و تیمش به دنبال کهکشان‌هایی بودند که بین دوره‌های تشکیل ستاره قرار داشتند. آنها از داده‌های کهکشانی که به صورت عمومی در بایگانی «جیمز وب» در دسترس بود، استفاده کردند و نور حدود ۱۶۰۰ کهکشان را بررسی کردند و به دنبال نشانه‌هایی از عدم تشکیل ستاره‌های جدید بودند. آنها همچنین بر روی نشانه‌های واضح ستاره‌های میانسال یا پیر در نور کهکشان‌ها تمرکز کردند. این تیم ۱۴ کهکشان را پیدا کرد که جرمی بین حدود ۴۰ میلیون تا ۳۰ میلیارد جرم خورشیدی داشتند و تشکیل ستاره خود را متوقف کرده بودند.

«پاز» توضیح داد: ما اکنون ۱۴ منبع پیدا کرده‌ایم که از این فرآیند ناپیوستگی پشتیبانی می‌کنند و متوجه شدیم که همه آنها تشکیل ستاره را بین ۱۰ میلیون تا ۲۵ میلیون سال قبل از مشاهده ما متوقف کرده‌اند.

این بدان معناست که این ۱۴ کهکشان به جای تشکیل مداوم ستاره، از مدلی با توقف و شروع پیروی می‌کردند و حداقل ۱۰ میلیون تا ۲۵ میلیون سال است که خاموش بوده‌اند. «پاز» خاطرنشان کرد: این خاموش بودن نسبتاً کوتاه نشان می‌دهد که بازخورد ستاره‌ای، مانند ابرنواخترها یا بادهای ستاره‌ای، باعث سکوت آنها شده و ممکن است در نهایت کارخانه‌های ستاره‌ای خود را دوباره راه‌اندازی کنند.

وی افزود: با این حال ما نمی‌توانیم با اطمینان آن را تأیید کنیم، زیرا نمی‌دانیم چه مدت غیرفعال خواهند ماند و اگر آنها ۵۰ میلیون سال دیگر غیرفعال بمانند، این بدان معناست که دلیل خاموشی آنها متفاوت است.

این سناریو نشان می‌دهد که این کهکشان‌ها مرده‌اند. با این حال، خصوصیات فعلی این کهکشان‌ها از چرخه ناپیوستگی پشتیبانی می‌کند. از آنجایی که کهکشان‌های غیرفعال بسیار نادر هستند، بسیاری از جنبه‌های آنها همچنان مرموز باقی مانده است. با این حال، ستاره‌شناسان امیدوارند که مشاهدات آینده به روشن شدن این کارخانه‌های ستاره‌ای خفته کمک کند.

«پاز» ادامه داد: یک برنامه آینده «جیمز وب» موسوم به «زیباهای خفته»(Sleeping Beauties) به کشف کهکشان‌های غیرفعال در کیهان اولیه اختصاص خواهد یافت. هنوز ناشناخته‌های زیادی برای ما وجود دارد، اما ما یک قدم به رمزگشایی این فرآیند نزدیک‌تر شده‌ایم.

این برنامه به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا تخمین بزنند که یک کهکشان چه مدت در این فاز خاموش باقی می‌ماند و به آنها کمک می‌کند تا فرآیند تشکیل ستاره ناپیوسته را درک کنند.

این یافته‌ها در مجله arXiv پیش‌چاپ شده‌اند و هنوز مورد داوری همتا قرار نگرفته‌اند.