کشف کهکشانی باستانی، با شکلی غیرعادی

[Волшебник]

حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش، جهان پدید آمد. اما فاقد ساختارهایی کامل بود. به تدریج ستاره‌ها و نخستین کهکشان‌ها شکل گرفتند. اخترشناسان کماکان به دنبال حل این معما هستند که این اتفاق چگونه و چه زمانی به وقوع پیوست. کهکشانی که تازه کشف شده می‌تواند نکات ارزنده‌ای را در اختیار دانشمندان بگذارد. این کهکشان که با نام علمی «DLA0817g» و لقب «دیسک گرگ» شناخته می‌شود، یک کهکشان سرد، چرخان و غنی از گاز است و جرم آن حدود ۷۲ میلیارد برابر جرم خورشید ماست. تلسکوپ آرایه میلی متری بزرگ آتاکاما، نشان داده که این کهکشان ۱۲.۵ میلیارد سال نوری با زمین فاصله دارد؛ یعنی زمانی که جهان تنها ۱۰ درصدِ سن فعلی‌اش را داشت.

این ابتدایی‌ترین کهکشان دیسک چرخانی است که اخترشناسان موفق به کشف آن شده‌اند. وجود این کهکشان درک و تصور ما را از شکل‌گیری کهکشان‌ها در جهان اولیه دستخوش تغییر قرار می‌دهد. اکثر کهکشان‌ها در سال‌های ابتداییِ جهان، اجرام داغی هستند. ستاره‌ها در این کهکشان‌ها به هر مسیری که بخواهند حرکت می‌کنند و دمای نسبتاً بالایی دارند. اخترشناسان این تفسیر را به پیش کشیده‌اند که کهکشان‌ها در طی فرایندی داغ و آشفته با سایر کهکشان‌ها برخورد کرده و با آن‌ها ادغام می‌شوند. ماحصل این فرایند، بزرگ شدنِ کهکشان‌ها بود.

«مارسل نیلیمن» اخترشناس از موسسه‌ی اخترشناسی مکس پلانک آلمان، می‌گوید: «بیشتر کهکشان‌هایی که ما موفق به یافتن‌شان در جهان اولیه شدیم، به خرابه‌های قطار شباهت دارند، چرا که در فرایندی نابسامان با یکدیگر ادغام شده‌اند. این فرایندهای ادغام پُرتلاطم و داغ، زمینه را برای ایجاد دیسک‌های چرخان و منظم دشوار می‌کند و با کهکشان‌هایی که در عصر حاضر مشاهده می‌کنیم، فرق دارند.»

بر اساس این سناریو، کهکشان‌ها به مدت زمان زیادی برای کاهش دما و تبدیل شدن به کهکشان‌های دیسک چرخان مثل راه‌شیری نیاز دارند. این نوع کهکشان‌ها تا حدود ۴ اِلی ۶ میلیارد سال پس از رویداد انفجار بزرگ مشاهده نشده‌اند. این حالت داغِ ایجاد کهکشان است. اما اخترشناسان حالت دیگری تحت عنوان حالت سرد را نیز در محاسبات خود پیش‌بینی کرده و شبیه‌سازی کرده بودند. اما باید کار را با «سوپ ازلی» شروع کرد؛ پلاسمای یونیزه‌ی کوارک-گلوان که قبل از شکل‌گیری ماده، جهان را پر کرده بود. اخترشناسان برای نتیجه‌گیری در این خصوص به چند مورد شبیه‌سازی دست زده‌اند.

ما کماکان نمی‌دانیم ماده‌ی تاریک چیست. امکان شناسایی مستقیم آن وجود ندارد، اما این ماده به صورت گرانشی با ماده معمولی به برهم‌کنش می‌پردازد. ماده‌ی تاریک به کهکشان‌ها کمک می‌کند تا کنار یکدیگر باشند. اخترشناسان بر این باورند که ماده‌ی تاریک می‌تواند نقش کلیدی در رمزگشایی از شکل‌گیری کهکشان‌ها داشته باشد. شبیه‌سازی‌های انجام شده با اَبَررایانه‌ها نشان داده که شبکه‌ی عظیمی از ماده‌ی تاریک در جهان اولیه توانسته شکل‌گیری کهکشان‌های سرد را تسهیل نماید.

اما تنها راه برای تایید این مدل، استفاده از شواهد مشاهداتی است. اخترشناسان با نورِ دورترین کهکشان‌ها، یعنی «اختروش‌ها» مشاهدات خود را ادامه داده‌اند. مشاهده‌ی کهکشان‌های دور کار بسیار سختی است، اما اختروش‌ها از جمله پُرنورترین اجرام هستی به شمار می‌روند؛ این کهکشان‌ها نورشان را از سیاهچاله غول‌پیکر و فعالی می‌گیرند؛ فضای پیرامون سیاهچاله‌ تابش عظیمی به بیرون منتشر می‌کند. این اتفاق زمانی به وقوع می‌پیوندد که سیاهچاله اجرام دیگری را به درون خود کشیده و می‌بلعد.

محققان از تلسکوپ آرایه میلی متری بزرگ آتاکاما برای مشاهده این اختروش‌های دور استفاده کردند. هدف از این اقدام، دستیابی به نشانه‌هایی در نور آن‌ها بود که نشان دهد نور از میان کهکشان پر از گاز عبور کرده است. محققان به این عامل دست یافتند؛ نور حاصل از یکی از اختروش‌های عکس‌برداری شده از منطقه‌ای غنی از هیدروژن گذر کرده بود؛ لذا نشانه‌هایی از دیسک گرگ به دست آمد. البته چیز دیگری هم وجود داشت. نور در یکی از بخش‌های دیسک حالت فشرده داشت. این اتفاق زمانی مشاهده می‌شود که چیزی در حال حرکت به سمت ما باشد. نورِ بخش دیگر حالت کشیده یا سرخ‌گرایی داشت؛ یعنی در حال دور شدن از ما بود. این جرم در حال چرخش بود. جابه‌جایی دوپلر این فرصت را در اختیار محققان قرار داد تا سرعت چرخش کهکشان را مورد محاسبه قرار دهند؛ حدود ۲۷۲ کیلومتر بر ثانیه.

محققان در ادعایی جالب گفتند که دیسک گرگ منحصربه‌فرد نیست و احتمال می‌دهند نمونه‌های بیشتری از آن در هستی وجود داشته باشد. یکی از محققان گفته که یافتن دیسک گرگ با این روش نشان می‌دهد که این کهکشان به جمعیت عادی از کهکشان‌هایی تعلق دارد که در سال‌های نخست جهان، نمونه‌های زیادی از آن وجود داشت. محققان به جستجوی خود برای یافتن تعداد بیشتری از این کهکشان‌ها ادامه خواهند داد.