تلسکوپ فضایی هابل عکسی بی نظیر از 10 میلیارد سال پیش گرفت - وبلاگ غزل

به گزارش وبلاگ غزل، تلسکوپ فضایی هابل با نگاه به 10 میلیارد سال گذشته، سامانه های اختروش دوتایی را شناسایی کرد که از دید تلسکوپ های زمینی مانند یک جرم واحد به نظر می رسند.

اختروش های رصد شده در فاصله 10 میلیارد سال نوری با زمین قرار دارند و تفکیک آن ها از یکدیگر فقط از عهده چشمان تیزبین هابل برمی آید. پژوهشگران معتقدند که دلیل نزدیکی این اختروش ها قرار داشتن در هسته دو کهکشان در حال ادغام است. اما این تنها نمونه رصد شده نبود و آنان جفت اختروش دیگری را هم در کهکشان های در حال ادغام دیگری مشاهده کردند.

کوازار (Quasar) یا اختروش جرمی درخشان در مرکز یک کهکشان دوردست است که می تواند باعت درخشش کل کهکشان گردد. انرژی کوازار توسط یک سیاهچاله ابرپرجرم تأمین می گردد که به شدت از درون ریختن مواد متورم می گردد و جریان شدید تابشی گسیل می کند.

• سیاهچاله های ممنوعه چگونه شکل می گیرند؟

کلید چگونگی تشکیل سیاهچاله های دوتایی

یوئی شن (Yue Shen) سرپرست این مطالعه از دانشگاه ایلینوی که در نشریه Nature Astronomy منتشر شده، گفت: ما تخمین می زنیم که در جهان دوردست به ازای هر 1000 اختروش، یک اختروش دوتایی وجود دارد. بنابراین یافتن این دوتایی ها مانند یافتن سوزن در انبار کاه است. چالشی که اکنون هابل به خوبی از پس آن برآمده است.

کشف این چهار اختروش راهی جدید برای بررسی برخورهای کهکشانی و ادغام سیاهچاله های عظیم در اوایل جهان است. اختروش ها در سراسر آسمان پراکنده شده اند و از بیش از 10 میلیارد سال پیش وجود داشته اند. در آن زمان شمار ادغام های کهکشانی زیاد بوده و سیاهچاله ها را تغذیه می کرده اند. بنابراین به اعتقاد ستاره شناسان در آن زمان باید شمار کوازارهای دوتایی زیاد بوده باشد.

نادیا زاکامسکا (Nadia Zakamska) پژوهشگر دانشگاه جان هاپکینز گفت: این واقعا نخستین نمونه از اختروش های دوگانه در هنگام اوج شکل گیری کهکشان هاست. با استفاده از آن می توانیم ایده های همیشگی خود را درباره تکامل سیاهچاله ها و ادغام کهکشان ها و چگونگی کنار هم قرار دریافت سیاهچاله های عظیم برای تشکیل یک دوتایی بررسی کنیم.

• ناسا تصویری از دو سیاهچاله در حال ادغام منتشر کرد

این تیم پژوهشی از تلسکوپ فضایی هابل، تلسکوپ فضایی گایا و نقشه برداری آسمانی دیجیتال اسلون به همراه چند تلسکوپ زمینی برای یک سرشماری دقیق از سامانه های اختروش دوتایی در اوایل جهان استفاده می کنند.

نقش اختروش ها در شکل گیری کهکشان

مشاهدات اخیر از این جهت مهم است که نقش اختروش در برخوردهای کهکشانی بخشی اساسی از فرآیند شکل گیری کهکشان است. هنگامی که دو کهکشان نزدیک شروع به اثرگذاری گرانشی بر روی هم می کنند، این اثر مواد کهکشانی را به درون سیاهچاله های آن ها می کشد و باعث درخشندگی اختروش ها آن ها می گردد.

با گذشت زمان تابش این اختروش ها با شدت بالا موجب ایجاد بادهای کهکشانی شدیدی می گردد که بیشتر گازهای کهکشان های در حال ادغام را به بیرون می راند. در نبود گاز، تشکیل ستاره در کهکشان متوقف شده و کهکشان ها به کهکشان های بیضوی تبدیل می شوند.

ستاره شناسان تا کنون بیش از 100 اختروش دوتایی را در کهکشان های در حال ادغام کشف کرده اند اما تا کنون هیچ یک به اندازه کوازارهای این مطالعه به کمک هابل، قدیمی نیستند. تصویر هابل نشان می دهد که اختروش های درون هر جفت تنها حدود 10 هزار سال نوری با هم فاصله دارند که ابعادی بسیار کم در مقیاس کیهانی است. برای نمونه فاصله خورشید ما از سیاهچاله عظیم مرکز کهکشان 26 هزار سال نوری است.

دو کهکشان میزبان خاتمه با هم ادغام می شوند و سپس اختروش ها هم به هم پیوسته و یک سیاهچاله یکتا را تشکیل می دهند.

روش کشف

یافتن این اختروش های دوتایی آسان نبود. هابل تنها تلسکوپی است که با قدرت بالای خود می تواند به جهان اولیه نگاه کند و دو اختروش نزدیک به هم را که از زمین بسیار دور هستند از هم تفکیک کند.

با این حال وضوح هابل به تنهایی برای یافتن این دو کافی نیست. ستاره شناسان ابتدا باید بدانند هابل را به کجا نشانه بروند. یافتن کوازارهای دو تایی در آسمانی که سراسر آن با اختروش پر شده است، خود یک چالش عظیم محسوب می گردد.

برای تهیه فهرستی از نامزدهای احتمالی برای رصد توسط هابل، یک تکنیک ابتکاری و ذهنی نیاز بود که به کمک ماهواره گایا و نقشه بردار دیجیتال اسلون انجام شد. اگرچه داده های گایا نمی توانند اختروش های دوتایی را از هم تفکیک کند، اما می تواند تغییر بسیار اندک و غیرمنتظره در موقعیت ظاهری آن ها را تشخیص دهد.

اختروش ها در جهت قابل اندازه گیری در فضا حرکت نمی کنند، اما در عوض از آنجا که روشنایی هر عضو اختروش دوتایی متفاوت است، تغییر شکل آن ها می تواند نشانه ای از نوسانات نوری باشد. اختروش ها بسته به تغذیه سیاهچاله در بازه های زمانی چند روزه تا یک ماهه می لرزند.

این روشنایی متناوب میان جفت اختروش توهم جابه جایی آن ها را ایجاد می کند. با این روش هنگامی که 4 گزینه احتمالی نخست با هابل مشاهده شد، به طور واضح نشان داد که دو نمونه از آن ها در واقع اختروش دوتایی هستند. یافته ای که کاربردی بودن روش استفاده شده را تأیید می کند.

شین لیو (Xin Liu) از دانشگاه ایلینوی گفت: این روش جدید نه تنها می تواند کوازارهای دوتایی خیلی دورتر را کشف کند، بلکه بسیار از روش های قبلی کارآمدتر است.

مشاهدات بعدی با تلسکوپ های جمنای بنیاد ملی علوم آمریکا به دست آمد. یو-چینگ چن (Yu-Ching Chen) دیگر عضو تیم پژوهشی در بیان جزئیات این روش گفت: طیف سنجی وضوح فضایی تلسکوپ جمنای می تواند با قاطعیت گزینه های نامحتمل را رد کند تا با کمک ویژگی جمع آثار برای سیستم های غیرمستقیم ستاره-اختروش که در آن ستاره جلویی به طور تصادفی با اختروش زمینه مطابقت دارد، شانس آن را افزایش دهد.

پژوهش بیشتر

اگرچه این تیم از نتایج خود مطمئن است اما گفت اندکی احتمال وجود دارد که عکس های دوتایی هابل ناشی از عدسی گرانشی باشد. این پدیده زمانی روی می دهد که گرانش یک کهکشان میانی عظیم، نور حاصل از اختروش پس زمینه را به دو بخش تقسیم می کند. هرچند با توجه به اینکه هابل هیچ کهکشان میانی را در نزدیکی دو جفت اختروش کشف نکرده است، پژوهشگران این سناریو را بعید می دانند.

ادغام کهکشانی در میلیاردها سال پیش بیشتر بوده، اما هنوز هم شماری از آن ها در حال انجام هستند. یک نمونه NGC 6240 است که یک سامانه نزدیک از کهکشان های در حال ادغام است که دارای دو و حتی احتمالا سه سیاهچاله عظیم است.

حتی یک ادغام کهکشانی نزدیک تر هم چند میلیارد سال آینده که کهکشان راه شیری با کهکشان آندرومدا برخورد می کند روی خواهد داد. این برخورد کهکشانی به احتمال زیاد سیاهچاله های عظیم هسته هر دو کهکشان را تغذیه می کند و آنها را به عنوان اختروش روشن می سازد.

تلسکوپ های آینده ممکن است دید وسیع تری از این سیستم های در حال ادغام ارائه کنند. تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، که یک رصدخانه فروسرخ است و اواخر امسال پرتاب خواهد شد، کهکشان های میزبان اختروش ها را بررسی خواهد کرد. این تلسکوپ وب امضاهای ادغام کهکشانی، مانند توزیع نورهای ستاره ای و جریان های طولانی گاز از کهکشان های دارای برهم کنش را نشان خواهد داد.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از یک سامانه اختروش دوتایی در کهکشان های در حال ادغام

Credit: NASA/ESA/J. Olmsted (STScI)

منبع: Hubble Site