یک کشف جالب درباره شکل‌گیری راه شیری

همشهری آنلاین: کهکشان‌های مارپیچی احتمالا قبل از تبدیل شدن به گرداب‌های ستاره‌ای به شکل کهکشان‌های عدسی بوده‌اند.

کهکشان‌های عدسی شکل مانند «مسیه ۱۰۲» که به نام کهکشان دوکی نیز شناخته می‌شود، می‌توانند بینش جدیدی در مورد چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها به اشکال مختلف ارائه دهند.

تصور می‌شود که کهکشان‌های مارپیچی مانند کهکشان راه شیری در طول عمر بسیار طولانی خود از کهکشان‌های عدسی‌شکل به کهکشان‌های بیضوی تبدیل می‌شوند. آلیستر گراهام، اخترشناس، در اطلاعیه‌ ماه جولای انجمن سلطنتی نجوم گزارش می‌دهد که تجزیه و تحلیل کهکشان‌های نزدیک نشان می‌دهد که کهکشان ما، و سایر موارد مشابه آن، زمانی عدسی شکل بوده‌اند. اگر این تئوری درست باشد، به‌روزرسانی پیشنهادی گراهام برای توالی تکاملی کهکشان‌ها، تاریخ راه شیری را بازنویسی می‌کند.

کریستوفر کنسلیس، ستاره‌شناس از دانشگاه منچستر در انگلستان می‌گوید: «عدسی‌شکل‌ها همیشه به نوعی فرزندخوانده رهاشده مورفولوژی کهکشان بوده‌اند. اما این مقاله آن‌ها را به عنوان جنبه اصلی تغییر کهکشان‌ها مورد توجه قرار می‌دهد.»

این کهکشان‌ها عدسی‌شکل خوانده می‌شوند، چون وقتی به هاله ستارگانشان نگاه می‌کنیم، می‌بینیم که درست شبیه به عدس در وسط برآمده و در طرفین نازک هستند. این کهکشان‌ها ترکیب گیج‌کننده‌ای از ویژگی‌ها را دارند و همین جایگاه فرضی آن‌ها در میانه توالی‌های تکاملی کهکشان‌ها را مشکوک می‌کند. 

کنسلیس می گوید: «ما مدتی است که می‌دانیم این فرض تقریبا نادرست است. به خصوص اینکه عدسی‌شکل ها، با وجود دیسک‌های مارپیچ مانندشان، گاز زیادی ندارند، که مانع از تولید ستاره‌های جدید می‌شود، گیج‌کننده است. کهکشان‌های مارپیچی دارای گازهای ستاره‌ساز زیادی هستند و دانشمندان مطمئن نیستند که چرا کهکشان‌های عدسی این گازها را ندارند.

گراهام، از دانشگاه فناوری سوئینبرن در هاثورن استرالیا، با در نظر گرفتن سیاهچاله‌ها، سرنخ‌های جدیدی از این رمز و راز تکامل کهکشان‌ها پیدا کرد. اکثر کهکشان‌ها دارای یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز خود هستند و زمانی که کهکشان‌ها با هم ادغام می‌شوند، سیاهچاله‌ها هم ادغام می‌شوند. این باعث می‌شود که جرم سیاهچاله یک کهکشان به نوعی رکوردی از برخوردهای گذشته آن باشد. اگر یک کهکشان با بلعیدن همسایگان خود به جای بلعیدن گازهای اطراف بزرگ شود، سیاهچاله آن باید نسبت به انبوهی از ستارگان که آن را احاطه کرده‌اند، سنگین باشد.

گراهام با استفاده از تصاویر تلسکوپ فضایی هابل و اسپیتزر، سیاهچاله و جرم ستاره‌ای حدود ۱۰۰ کهکشان مجاور را مقایسه کرد. برای کهکشان‌های هم‌شکل، او مشاهده کرد که جرم سیاه‌چاله و جرم ستاره‌ای به روشی قابل پیش‌بینی به هم مرتبطند ولی این در کهکشان‌های عدسی‌شکل صادق نیست. 

وقتی گراهام نگاه دقیق‌تری به عدسی‌ها انداخت، متوجه شد که آن‌ها در واقع دو گروه مجزا هستند که در کنار هم قرار گرفته‌اند: آن‌هایی که غبار بین‌ستاره‌ای زیادی دارند و آن‌هایی که ندارند. این تقسیم بندی، که او قبلا در اعلامیه ماه مه انجمن سلطنتی نجوم گزارش کرده بود، می‌توانست یک تفاوت زیبایی‌شناختی سطحی باشد، اما جرم سیاهچاله‌های کهکشان چیز دیگری را نشان می‌دهد.

عدسی‌های فقیر و غنی از غبار روابط کاملا متفاوتی بین توده‌های سیاهچاله و توده‌های ستاره‌ای خود دارند، که تاریخ‌های متفاوتی را نشان می‌دهد و رفتار ظاهرا پراکنده کهکشان‌های عدسی‌شکل را توضیح می‌دهد. کهکشان‌های غبارآلود تمایل دارند سیاهچاله‌های بسیار پرجرم‌تری نسبت به سیاه‌چاله‌هایی داشته باشند که هم در مارپیچ‌ها و هم در عدسی‌های فقیر از غبار یافت می‌شوند. عدسی‌های فقیر از گرد و غبار معمولا جرم سیاهچاله و جرم ستاره‌ای کمتری دارند.

این امر باعث شد که گراهام به این نتیجه برسد که کهکشان های مارپیچی در واقع بین دو نوع عدسی شکل هستند. تحلیل جدید او نشان می‌دهد که عدسی‌های فقیر از غبار پس از گرفتن «کهکشان‌های ماهواره‌ای» کوچک و دیگر ادغام‌های جزئی - که توده‌های سیاه‌چاله‌هایشان را بالا می‌برند - و گازهای مجاور را جمع‌آوری می‌کنند، تبدیل به مارپیچ می‌شوند.

او می‌گوید که وقتی مارپیچ‌ها با دیگر کهکشان‌ها برخورد می‌کنند، تبدیل به عدسی‌های غنی از غبار می‌شوند. در واقع، هر عدسی غنی از غبار در مجموعه داده‌های او قبلا به‌عنوان بقایای ادغام کهکشان‌های مارپیچی شناخته می‌شد. برخورد بین این عدسی‌های غنی از غبار کافی است تا در نهایت دیسک‌های ستاره‌ای کهکشان‌ها را فرسایش داده و غبار آن‌ها را از بین ببرد و کهکشان‌های بیضی شکلی ایجاد کند.

کنسلیس می‌گوید سیاهچاله‌ها ردیاب خوبی از تکامل کهکشان‌ها هستند، اما یافته جدید می‌تواند بحث برانگیز باشد. او می‌گوید کهکشان‌های عدسی‌شکل در جهان نزدیکتر، معمولا چنان سبک وزن هستند که برای تشکیل یک کهکشان مارپیچی بزرگ نیاز به ادغام ده‌ها یا حتی صدها باره دارندکه بسیار بیشتر از میانگین مورد انتظار در حدود سه تا بیش از ۱۰ میلیارد سال است. 

اما به گفته او ممکن است همه چیز در جهان اولیه متفاوت بوده باشد. در جهان اولیه شاید عدسی‌شکل‌های حجیم‌تری وجود داشته است. فهمیدن این امر شاید با تلسکوپ فضایی جیمز وب امکان‌پذیر باشد. اگر بتوانیم به جهان دورتر نگاه کنیم، می‌توانیم برخی از این کهکشان‌ها را در اولین شکل‌گیری یا زمانی که در حال تکامل هستند، ببینیم.