فهرست مطالب
یک «سایه» روی تابش ضعیف باقی‌مانده از بیگ‌بنگ، کشف یک خوشه کهکشانی غول‌پیکر را با نام SPT2349-56 ممکن کرده است.
به گزارش سرویس نجوم تکناک، این خوشه کهکشانی تنها ۱.۴ میلیارد سال پس از انفجار بزرگ مشاهده شده است و با پیش‌بینی‌های معمول ما از تکامل جهان همخوانی ندارد. گاز درون این خوشه به‌طرز شگفت‌آوری داغ است. فرایند گرمایش گرانشی خوشه‌های کهکشانی معمولا بسیار کند است و میلیاردها سال طول می‌کشد تا به دمای SPT2349-56 برسد.
دازی ژو، دانشجوی دکترای اخترفیزیک در دانشگاه بریتیش کلمبیا گفت: «انتظار نداشتیم چنین جو داغی را در این مرحله ابتدایی تاریخ کیهان ببینیم. در ابتدا نسبت به سیگنال شک داشتم، چرا که شدت آن بیش از حد واقعی به نظر می‌رسید. اما پس از ماه‌ها تایید و بررسی، مشخص شد که دمای این گاز حداقل پنج برابر پیش‌بینی‌ها است و حتی از بسیاری از خوشه‌های کهکشانی امروزی نیز داغ‌تر و پرانرژی‌تر است.»
حتما بخوانید: کشف سیاه‌چاله‌ای ۵۰ میلیون برابر خورشید
فرایند کشف خوشه کهکشانی SPT2349-56
خوشه کهکشانی SPT2349-56 نخستین بار در سال ۲۰۱۰ توسط تلسکوپ قطب جنوب در قطب جنوب رصد شد و نشانه‌های اولیه حاکی از غیرمعمول بودن آن بود. مشاهدات بعدی که در ۲۰۱۸ منتشر شد، تایید کرد که این خوشه شامل بیش از ۳۰ کهکشان است، که با سرعتی هزار برابر سریع‌تر از راه شیری در حال تشکیل ستاره‌ها هستند و به سوی برخورد با یکدیگر حرکت می‌کنند. از آنجا که این رویداد شدید در ابتدای کیهان، حدود ۱۲.۴ میلیارد سال پیش رخ داده بود، اخترشناسان انتظار داشتند که بتوانند سرنخ‌های ارزشمندی درباره تکامل کهکشان‌ها در یک دوره بحرانی تاریخ جهان ارائه دهند.
یک تیم بین‌المللی به سرپرستی دازی ژو با استفاده از آرایه میلی‌متری/زیرمیلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA)، تابش زمینه کیهانی (CMB) را بررسی کردند. هدف آنها شناسایی یک اعوجاج موسوم به سیگنال سونیاف-زلدویچ بود؛ پدیده‌ای که ناشی از تعامل الکترون‌های موجود در گاز داغ بین کهکشانی با فوتون‌های CMB است. با توجه به یکنواختی تابش زمینه کیهانی، این «سایه‌ها» تضادی ایجاد می‌کنند که قابلیت شناسایی و اندازه‌گیری دارد.
بیشتر بخوانید: آیا ما داخل یک سیاهچاله زندگی می‌کنیم؟ + ویدیو
خوشه کهکشانی ناحیه‌ای از فضا است که گرانش در آن با جذب متقابل کهکشان‌ها شدت می‌گیرد. این گرانش روی گاز موجود در خوشه (ماده بین‌کهکشانی) تاثیر می‌گذارد و آن را فشرده و شتاب می‌دهد، هر دو عامل انرژی این گاز را افزایش می‌دهند. SPT2349-56 نمونه‌ای استثنایی از یک خوشه کهکشانی در آغاز کیهان، هم از نظر ابعاد و هم میزان تشکیل ستاره، حضور مقدار قابل توجهی گاز مولکولی بین کهکشانی را نشان می‌داد. ژو و تیم او بررسی دقیق‌تری روی این گاز انجام دادند تا اطلاعاتی درباره دینامیک داخلی خوشه به دست آورند.
کلید فهم کیهان
برای مطالعه بیشتر: شگفت‌انگیزترین تصاویر فضایی سال ۲۰۲۵
اسکات چپمن، اخترفیزیکدان دانشگاه دالهوزی و عضو پیشین شورای ملی تحقیقات کانادا بیان کرد: «درک خوشه‌های کهکشانی، کلید فهم بزرگ‌ترین کهکشان‌های جهان است. این کهکشان‌های عظیم در خوشه‌ها مستقر هستند و تکامل آنها به شدت تحت تاثیر محیط پرقدرت خوشه‌ها از جمله ماده بین‌کهکشانی شکل می‌گیرد.»
سیگنال سونیاف-زلدویچ ثبت‌شده توسط ALMA نه تنها واضح بود، بلکه بسیار قوی بود. تحلیل‌ها یک امضای حرارتی واضح از الکترون‌های داغ با دماهای بیش از ۱۰ میلیون کلوین را نشان داد؛ فراتر از پیش‌بینی‌های اولیه پژوهشگران که انتظار داشتند ماده بین‌کهکشانی گرم را زودتر شناسایی کنند.
بر اساس مدل‌های فعلی، گرانش به‌تنهایی قادر به تولید چنین دمایی نیست. پژوهشگران حدس می‌زنند جت‌های قدرتمند حداقل سه سیاهچاله فوق‌سنگین در خوشه کهکشانی SPT2349-56 ممکن است انرژی اضافی به گاز تزریق کرده باشند. چپمن توضیح داد که یافته‌ها نشان می‌دهد در آغاز کیهان، به احتمال زیاد سه سیاهچاله فوق‌سنگین تازه کشف‌شده در این خوشه، از همان زمان مقادیر عظیمی انرژی به محیط اطراف تزریق کرده‌اند و خوشه جوان را شکل داده‌اند، بسیار زودتر و با شدت بیشتری نسبت به آنچه تاکنون پیش‌بینی می‌کردیم.
این موضوع نشان می‌دهد که درک نظری ما از تکامل خوشه‌های کهکشانی هنوز ناقص است و لازم است کل اکوسیستم خوشه، حتی در مراحل اولیه کیهان، در نظر گرفته شود، زمانی که انتظار نمی‌رود برخی فرایندهای دینامیکی فعال باشند. ژو عنوان کرد: «هدف ما بررسی نحوه تعامل میان تشکیل ستاره‌های شدید، سیاهچاله‌های فعال و این جو فوق‌العاده داغ است و این تعامل چه اطلاعاتی درباره ساختار خوشه‌های کهکشانی امروزی در اختیار ما قرار می‌دهد.»
نتایج این پژوهش در مجله معتبر Nature منتشر شده است.
