کشف بزرگترین کهکشان تاریخ

فرارو: ستاره شناسان به تازگی یک هیولای مطلق از یک کهکشان با نام Alcyoneus را یافته اند که یک کهکشان رادیویی غول پیکر است که در فاصله ۳ میلیارد سال نوری از ما کمین کرده است. این ساختار ۱۶.۳ میلیون سال نوری طول دارد و بزرگترین ساختار شناخته شده منشأ کهکشانی را تشکیل می‌دهد.

دانشمندان می‌گویند این کشف درک ضعیف ما از این کلوسی‌ها و آنچه که باعث رشد باورنکردنی آن‌ها می‌شود را برجسته می‌کند. اما می‌تواند راهی برای درک بهتر، نه فقط کهکشان‌های رادیویی غول‌پیکر، بلکه محیط بین کهکشانی که در آن فضا‌های خالی وسیعی وجود دارد، فراهم کند.

کهکشان‌های رادیویی غول پیکر، خود معما‌هایی دیگر در جهان پر از رمز و راز ما هستند. آنچه تاکنون از آن‌ها می‌دانیم این است که این اجرام غول پیکر از یک کهکشان میزبان (گروهی از ستارگان که به دور یک هسته کهکشانی حاوی یک سیاهچاله بسیار پرجرم می‌چرخند)، و همچنین فواره‌ها و لوب‌های عظیمی که از مرکز کهکشان فوران می‌کنند، تشکیل شده اند. این فواره‌ها و لوب ها، در تعامل با محیط بین کهکشانی، به عنوان یک سنکروترون عمل می‌کنند تا الکترون‌هایی را که انتشار رادیویی تولید می‌کنند، شتاب دهند.

دانشمندان تقریباً مطمئن هستند که چه چیزی این فواره‌ها را به وجود می‌آورد و آن یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم فعال در مرکز کهکشان می‌باشد. هنگامی که سیاهچاله موادی را از یک قرص غول پیکر از مواد در اطراف خود بیرون می‌ریزد (یا به‌وجود می‌آورد) به آن «فعال» می‌گوییم. با این حال تمام مواد موجود در قرص برافزایشی که در یک سیاهچاله فعال می‌چرخند، به فراتر از افق آن نمی‌رسند. بخش کوچکی از آن به نحوی از ناحیه داخلی دیسک برافزایشی به قطب‌ها قیف می‌رود تا به شکل جت‌های پلاسمای یونیزه شده به فضا پرتاب شود، با سرعت‌هایی که درصد قابل توجهی از سرعت نور هستند. این فواره‌ها قبل از اینکه در لوب‌های غول پیکر ساطع کننده رادیو پخش شود، می‌توانند در فواصل بسیار زیادی حرکت کنند.

این روند کاملا طبیعی است و حتی کهکشان راه شیری نیز لوب‌های رادیویی دارد. چیزی که ما واقعاً نمی‌توانیم آن را کنترل کنیم این است که چرا در برخی کهکشان ها، آن‌ها به اندازه‌های کاملاً عظیم و در مقیاس‌های مگاپارسک رشد می‌کنند. این‌ها کهکشان‌های رادیویی غول‌پیکر نامیده می‌شوند و بزرگ‌ترین نمونه‌ها می‌توانند کلیدی برای درک عواملی برای رشد آن‌ها باشند. محققان به سرپرستی اخترشناس رصدخانه لیدن در هلند توضیح می‌دهند: «اگر ویژگی‌های مربوط به کهکشان میزبان دلیل مهمی برای رشد کهکشان‌های رادیویی غول‌پیکر باشد، بزرگ‌ترین کهکشان‌های رادیویی غول‌پیکر نیز احتمالاً بزرگترین این میزبان‌ها را در اختیار دارند. به همین ترتیب، اگر محیط‌های در مقیاس بزرگ خاصی وجود داشته باشد که برای رشد کهکشان‌های رادیویی غول‌پیکر بسیار مساعد باشد، احتمالاً بزرگترین کهکشان‌های رادیویی غول‌پیکر در آن‌ها ساکن خواهند بود.»

این تیم در داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط آرایه فرکانس پایین (LOFAR) در اروپا که یک شبکه تداخل سنجی متشکل از حدود ۲۰۰۰۰ آنتن رادیویی که در ۵۲ مکان در سراسر اروپا توزیع شده است، به دنبال این نقاط دور رفتند. آن‌ها داده‌ها را از طریق یک روش جدید پردازش کردند، منابع رادیویی فشرده را که ممکن است در تشخیص لوب‌های رادیویی پراکنده تداخل ایجاد کنند، حذف کردند و اعوجاج نوری را تصحیح کردند. آن‌ها می‌گویند که تصاویر به دست آمده نشان دهنده حساس‌ترین جستجویی است که تاکنون برای لوب‌های کهکشانی رادیویی انجام شده است. سپس، آن‌ها از بهترین ابزار تشخیص الگوی موجود برای مکان یابی هدف خود استفاده کردند.

اینگونه آن‌ها آلسیونئوس را پیدا کردند که از یک کهکشان در فاصله چند میلیارد سال نوری به بیرون پرتاب می‌شد با طول واقعی حداقل ۰.۰۵ ± ۵.۰۴ مگاپارسک. برای اندازه گیری لوب ها، محققان از آرایه Sloan Digital Sky Survey برای درک کهکشان میزبان استفاده کردند. آن‌ها دریافتند که این یک کهکشان بیضوی نسبتاً معمولی است که در رشته‌ای از شبکه کیهانی جاسازی شده است، با جرمی حدود ۲۴۰ میلیارد برابر خورشید و یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز آن با جرم حدود ۴۰۰ میلیون برابر خورشید. هر دوی این پارامتر‌ها در واقع در پایین‌ترین سطح برای کهکشان‌های رادیویی غول پیکر قرار دارند، که می‌تواند سرنخ‌هایی را در مورد عواملی که باعث رشد لوب‌های رادیویی می‌شود ارائه دهد.

محققان می‌نویسند: «فراتر از هندسه، آلسیونئوس و میزبانش به طرز مشکوکی معمولی هستند. کل چگالی درخشندگی با فرکانس پایین، جرم ستاره‌ای و جرم سیاهچاله کلان همگی کمتر از کهکشان‌های رادیویی غول پیکر میانی هستند. این نشان می‌دهد که کهکشان‌های بسیار پرجرم یا سیاه‌چاله‌های مرکزی برای رشد غول‌های بزرگ ضروری نیستند و اگر حالت مشاهده شده نماینده منبع در طول عمرش باشد، قدرت رادیویی بالایی نیز وجود ندارد.»

ممکن است Alcyoneus در ناحیه‌ای از فضا نشسته باشد که چگالی کمتری نسبت به میانگین چگالی دیگر نقاط دارد، که می‌تواند انبساط آن را امکان پذیر کند یا اینکه تعامل با شبکه کیهانی در رشد جسم نقش دارد. با این حال، هرچه که پشت این معما باشد، محققان بر این باورند که آلسیونئوس هنوز در تاریکی کیهانی خود در حال بزرگ‌تر شدن است. این تحقیق برای انتشار در نشریه معتبر Astronomy & Astrophysics پذیرفته شده است.