راز شکل‌گیری کهکشان‌های بیضی فاش شد: کشف جدید دانشمندان

یه کشف تازه درباره‌ی پیدایش کهکشان‌های بیضی شکلِ قدیمی

یه تیم بین‌المللی از محقق‌ها، که یه سری‌شون از مؤسسه کاولی برای فیزیک و ریاضیات جهان تو دانشگاه توکیو (Kavli IPMU, WPI) بودن، یه سری شواهد پیدا کردن که نشون می‌ده کهکشان‌های بیضی شکلِ قدیمی تو عالم، احتمالاً از طریق یه سری ستاره‌سازی شدید تو قسمت‌های مرکزی و اولیهٔ خودشون به وجود اومدن. این کشف به ما کمک می‌کنه تا بهتر بفهمیم که کهکشان‌ها چطوری از روزهای اول عالم شکل گرفتن و بزرگ شدن، طبق گزارشی که تو یه مطالعه‌ی جدید تو مجله‌ی Nature چاپ شده.

کهکشان‌هایی که الان تو عالم می‌بینیم، شکل‌ها و ساختارهای خیلی متنوعی دارن. به‌صورت کلی می‌شه اون‌ها رو به دو دسته تقسیم کرد: کهکشان‌های جوون‌تر و صفحه‌ای شکل، مثل کهکشان راه شیری خودمون که هنوزم دارن ستاره‌های جدید می‌سازن؛ و کهکشان‌های بیضی شکلِ قدیمی‌تر که یه برآمدگی مرکزی دارن و دیگه ستاره‌ای نمی‌سازن و تقریباً هیچ گازی توشون نیست. این کهکشان‌های کروی، سرشار از ستاره‌های خیلی قدیمی هستن، ولی این‌که چطوری به وجود اومدن یه راز بزرگ بود؛ تا الان.

کشف محل تولد کهکشان‌های بیضی شکلِ غول‌پیکر – که امروز تو یه مقاله تو مجله‌ی Nature اعلام شد – از تحلیل داده‌های آرایه‌ی بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) به دست اومده، که روی بیش از ۱۰۰ کهکشانِ درخشان زیرمیلی‌متری (SMGs) با انتقال به سرخ مربوط به دوران “ظهر کیهانی” انجام شده. اون موقع عالم بین حدود ۱٫۶ تا ۵٫۹ میلیارد سالش بود و خیلی از کهکشان‌ها داشتن با سرعت ستاره می‌ساختن.

این مطالعه اولین شواهد مشاهده‌ای قوی رو ارائه می‌ده که نشون می‌ده کهکشان‌های کروی می‌تونن مستقیماً از طریق ستاره‌سازی‌های شدید تو هسته‌ی کهکشان‌های ستاره‌زا با درخشندگی بالا تو اون دوران‌های اولیه عالم شکل بگیرن. این یافته‌ها بر اساس یه دیدگاه جدید از امواج زیرمیلی‌متری به دست اومده. این پیشرفت، تأثیر قابل توجهی روی مدل‌های تکامل کهکشان‌ها خواهد داشت و درک ما از این‌که چطوری کهکشان‌ها تو سراسر عالم به وجود اومدن و رشد کردن رو عمیق‌تر می‌کنه.

تحقیقات جدید درباره‌ی کهکشان‌ها و نحوه‌ی شکل‌گیری‌شون

تو این مطالعه، محقق‌ها به رهبری کینگهوا تان، پژوهشگر همکار تو رصدخونه کوه بنفش آکادمی علوم چین، و با همکاری جان سیلورمن، استاد تو مرکز پژوهش‌های کافلی IPMU، بوریس کالی‌تا، پژوهشگر پروژه، و ژائو شوان لیو، دانشجوی دکترا، از تحلیل آماری پخش نور سطحی انتشار گرد و غبار تو امواج زیرمیلی‌متر استفاده کردن و این رو با یه روش تحلیلی نوآورانه ترکیب کردن.

اون‌ها متوجه شدن که انتشار زیرمیلی‌متری تو بیشتر کهکشان‌های نمونه، خیلی متراکم و فشرده‌ست و الگوهای نور سطحی‌شون به‌طور قابل توجهی با الگوهای صفحه‌های نمایی فرق داره. این یافته نشون می‌ده که انتشار زیرمیلی‌متری معمولاً از ساختارهایی ناشی می‌شه که به‌طور ذاتی شکل‌های کروی دارن. شواهد بیشتر برای این شکل کروی از تحلیل دقیق هندسه‌ی سه‌بعدی کهکشان‌ها به دست اومد. مدل‌سازی بر اساس پخش نسبت محوری‌های خمیده، نشون می‌ده که نسبت کوچیک‌ترین به بزرگ‌ترین محوری‌های سه‌گانهٔ اون‌ها به‌طور متوسط نصفه و با فشردگی فضا هم بیشتر می‌شه. این موضوع نشون می‌ده که بیشتر این کهکشان‌ها که سرعت ستاره‌سازی بالایی دارن، ذاتی کروی هستن، نه صفحه‌ای.

این کشف با شبیه‌سازی‌های عددی تأیید شد و نشون می‌ده که مکانیزم اصلی پشت شکل‌گیری این کهکشان‌های سه‌بعدی (کروی)، عمل هم‌زمان جذب گاز سرد و تعامل کهکشان‌هاست. این فرآیند، انگار تو اوایل عالم، تو دوره‌ای که بیشتر کروی‌ها داشتن شکل می‌گرفتن، خیلی رایج بوده. این می‌تونه درک ما از چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها رو دوباره تعریف کنه.

این تحقیق به لطف پروژه‌های آرشیوی A3COSMOS و A3GOODSS ممکن شد، که به محقق‌ها این امکان رو داد تا تعداد زیادی کهکشان رو با نسبت سیگنال به نویز کافی برای تحلیل دقیق جمع‌آوری کنن. اکتشافات آینده از ثروتی از مشاهدات ALMA که طی سال‌ها جمع‌آوری شده و همراه با مشاهدات جدید زیرمیلی‌متری و میلی‌متری با وضوح و حساسیت بالاتر، به ما این امکان رو می‌ده که به‌طور سیستماتیک گاز سرد تو کهکشان‌ها رو مطالعه کنیم. این موضوع بینش بی‌سابقه‌ای درباره‌ی پخش و حرکت مواد خام که سوخت ستاره‌سازی رو تأمین می‌کنن، ارائه می‌ده.

با قابلیت‌های قدرتمند Euclid، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و تلسکوپ ایستگاه فضایی چین (CSST) برای نقشه‌برداری از اجزای ستاره‌ای کهکشان‌ها، ما یه تصویر کامل‌تر از شکل‌گیری کهکشان‌های اولیه خواهیم داشت. این بینش‌ها به ما کمک می‌کنن تا یه درک عمیق‌تر از این‌که چطوری کل عالم تو طول زمان تکامل پیدا کرده، به دست بیاریم.