کشف یک خوشه کهکشانی آرام در میان آشفتگی دوران پیدایش عالم

به گزارش gsxr و به نقل از ایندیپندنت، عمر کنونی گیتی ۱۳.۸ میلیارد سال تخمین زده می‌شود، اما در آن دوران، گیتی غالبا آشفته بود و خوشه‌های کهکشانی که آن زمان وجود داشتند مدام به یکدیگر برخورد می‌کردند یا با یکدیگر ادغام می‌شدند. خوشه‌‌ کهکشانی به مجموعه‌ای شامل صدها کهکشان به همراه گاز، غبار و ماده تاریک بین آ‌ن‌ها گفته می‌شود.

آنچه در آن دوران پرآشوب عالم رخ داده است را می‌توان در حال حاضر با استفاده از رصد پرتو ایکس که از گازهای داغ کهکشان‌ها ساطع می‌شود ردیابی کرد. بررسی پرتوهای ایکس به دانشمندان نشان داده است که برخورد میان کهکشان‌ها اگرچه خوشه‌های کهکشانی را آشفته می‌کند، اما درعین‌حال، رشد آن‌ها را نیز تسهیل می‌کند. ازاین‌رو، مشاهده چنین مجموعه‌های کهکشانی که در مراحل اولیه شکل‌گیری گیتی وجود داشته‌اند، برای درک چگونگی تکامل عالم بسیار مهم است.

با این‌حال، به نظر می‌رسد که خوشه کهکشانی «اس‌پی‌تی‌۲۲۱۵» برخلاف این روند عمل می‌کند. به‌عبارت‌ دیگر، به نظر می‌رسد که این خوشه کهکشانی در روند شکل‌گیری‌اش از خوشه‌های مشابه با همان اندازه که در همان زمان در کیهان وجود داشته‌اند، جلو زده است.

این خوشه کهکشانی با جرم حدود ۷۰۰ تریلیون برابر خورشید، در زمانی که اینک ستاره‌شناسان در حال مشاهده آن‌اند، حدود یک میلیارد سال در حال «سکون و آرامش» بوده است.

لینزی بلیم، پژوهشگر آزمایشگاه ملی آرگون در وزارت انرژی ایالات متحده و عضو تیمی که در سال ۲۰۲۰ این خوشه را رصد کرد، می‌گوید این واقعیت که این خوشه در شرایط اولیه عالم هستی در این حد عظیم است، نشان می‌دهد که یک دوره زمانی هیجان‌انگیز و سریع را در روند شکل‌گیری‌اش طی کرده است. به گفته او، این موضوع که این خوشه تا این حد آرام است، خلاف روند رایج را نشان می‌دهد، چیزی شبیه اینکه بعد از یک مهمانی شلوغ شام ناگهان ببینیم که آشپزخانه کاملا مرتب است.

خوشه کهکشانی «اس‌پی‌تی‌۲۲۱۵» را رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا و تلسکوپ فضایی اسپیتزر که اکنون بازنشسته شده است، و همچنین تلسکوپ قطب جنوب بنیاد ملی علوم متعلق به وزارت انرژی و نیز پروژه بررسی انرژی تاریک در شیلی مشاهده کرده‌اند.

ستاره‌شناسان علاوه بر «سرشت آرام» این خوشه، به ویژگی‌های دیگری نیز اشاره می‌کنند، ازجمله اینکه سیاهچاله عظیمی در مرکز آن قرار گرفته است.

خوشه‌‌ کهکشانی به مجموعه‌ای شامل صدها کهکشان به همراه گاز، غبار و ماده تاریک بین آ‌ن‌ها گفته می‌شود‌

یک سیاهچاله کلان‌جرم سرد
در قلب خوشه کهکشانی «اس‌پی‌تی‌۲۲۱۵» سیاهچاله‌ای بسیار پرجرم با حالتی آرام قرار گرفته که بازتابی از محیط آرام پیرامون این خوشه است. هرچند که سرشت آرام این هیولای کیهانی به‌طور قابل‌توجهی بر کهکشان میزبان آن اثر می‌گذارد.

سیاهچاله‌های پرجرم زمانی که فعال‌اند از موادی تغذیه می‌کنند که آن‌ها را در یک ساختار نازک دایره‌ای به نام «قرص برافزایشی» احاطه کرده است. تمام این ناحیه اطراف قرص برافزایشی، مقادیر زیادی انرژی گسیل می‌کند و این انرژی گاز و غبار کهکشانی را گرم می‌کند و در نتیجه، از تجمع مواد جلوگیری می‌کند. از سوی دیگر، زمانی که سیاهچاله‌ها غیرفعال‌اند، گاز و غبار سرد و کنار هم جمع می‌شوند و «توده‌های» بزرگی را تشکیل می‌دهند که ممکن است رُمبش کنند و درنتیجه آن، ستارگان متولد شوند.

این یکی دیگر از تفاوت‌هایی است که میان خوشه کهکشانی «اس‌پی‌تی‌۲۲۱۵» و اغلب خوشه‌‌های کهکشانی که رصدخانه فضایی چاندرا مشاهده کرده است وجود دارد. خوشه‌‌های دیگر سیاهچاله‌هایی فعال دارند که از سرد شدن گاز جلوگیری می‌کنند و در نتیجه، حدومرزی برای شکل‌گیری ستاره می‌گذارند.

کهکشان مرکزی «اس‌پی‌تی‌۲۲۱۵» همچنین به‌دلیل جدا شدن از دیگر کهکشان‌های این خوشه، قابل‌توجه است. هیچ کهکشان درخشان یا کشیده‌ای در فاصله حدود ۶۰۰ هزار سال نوری پیرامون آن وجود ندارد. این موضوع بسیار مهم است، چرا که نشان می‌دهد «اس‌پی‌تی‌۲۲۱۵» دست‌کم به مدت یک میلیارد سال با خوشه کهکشانی دیگری ادغام نشده است.

این موضوع که چگونه این خوشه کهکشانی تنها ۵.۳ میلیارد سال پس از مِه‌بانگ آرام گرفته است، درحالی‌که در همان زمان خوشه‌های دیگر در حال برخورد با یکدیگر و رشد سریع و آشوبناک بودند، همچنان یک راز است. اما رصد این خوشه به‌رغم سرشت عجیب آن، با برخی دیگر از یافته‌های اخیر تلسکوپ فضایی جیمز وب سازگاری دارد و شکل‌گیری غیرمنتظره تعداد زیادی کهکشان‌ در گیتی جوان و بلوغ و تکامل آن‌ها را نشان می‌دهد.

رصدهای این کهکشان‌های آرام اولیه ممکن است در آینده، کلید حل معماهای کیهانی باشد. این نوع کهکشان‌ها می‌توانند به دانشمندان کمک کنند تا انبساط جهان و تاثیر انرژی تاریک را دریابند و این نیروی مرموز که این انبساط را سرعت می‌بخشد بهتر بشناسند.

آدام مانتز، پژوهشگر دانشگاه استنفورد که وضعیت آرام این خوشه را برای نخستین بار با استفاده از داده‌های رصدخانه فضایی چاندرا در سال ۲۰۲۲ گزارش کرد، می‌گوید خوشه‌های آرام همچون «اس‌پی‌تی‌۲۲۱۵» از جمله نشانه‌هایی به شمار می‌روند که برای اندازه‌گیری نرخ انبساط کیهان از آن‌ها استفاده شده است. افزوده شدن این خوشه کهکشانی به فهرست خوشه‌های آرام، به دانشمندان امکان می‌دهد که شتاب انبساط کیهانی و خواص انرژی تاریکی که کیهان را به حرکت وا می‌دارد بهتر درک کنند. مقاله‌ای که کشف این خوشه کهکشانی آرام را توصیف می‌کند در «آستروفیزیکال ژورنال» منتشر شده است.