• مشکی
  • سفید
  • سبز
  • آبی
  • قرمز
  • نارنجی
  • بنفش
  • طلایی
  • تعداد بازديد :
  • 1591
  • دوشنبه 1385/12/28 ساعت 16:31
  • تاريخ :

آتش‌ بازی کهکشان‌ها

آتش‌ بازی کهکشان‌ها

کهکشان IC1182 فقط یکی نیست، بلکه دو کهکشان در حال ادغام شدن است. این دو کهکشان را نمی‌توان به صورت بصری از هم تشخیص داد، چون ادغام آنها در آخرین مراحل است.

 

چندین دهه اخترشناسانی که تلسکوپ‌شان را به سوی کهکشهان عجیب و نامتعارف IC1182 در خوشه‌ی کهکشان‌های جاثی (هرکول) نشانه می‌رفتند، خیال می‌کردند به کهکشانی تک اما غیرمعمول می‌نگرند. این کهکشان با هسته‌ای بزرگ و نه چندان متقارن و ستونی نورانی، که از نواحی مرکزی‌اش سرچشمه گرفته است، عادی به نظر نمی‌رسید. در چند سال گذشته گروهی از اخترشاسان اروپایی سعی داشتند این ابهام را بر طرف کنند. سرانجام آنها دریافتند که کهکشان IC1182 فقط یکی نیست، بلکه دو کهکشان در حال ادغام شدن است.

این دو کهکشان را نمی‌توان به صورت بصری از هم تشخیص داد، چون ادغام آنها در آخرین مراحل است و کل مجموعه هم چون توده‌ای نامتقارن به نظر می‌رسد.

به نظر می‌رسد یکی از کهکشان‌های اصلی که کهکشانی مارپیچی بوده است ستاره‌های پیرتر و بازوهای به شدت پیچ‌خورده‌ای دارد، در حالی که دیگری احتمالاً کهکشان مارپیچی‌ای با بازوهای بازتری بوده که مقدار بسیاری گاز به کل مجموعه اهدا کرده است.

بر مبنای قانون عمومی در کیهان ساختار کلی کهکشان‌ها با ادغام و تبدیل شدن به کهکشانی بزرگ‌تر متحول می‌شود، نه به دلیل تحولات درونی خود کهکشان که اغلب تغییرات کم‌تری را در شکل کلی ایجاد می‌کند. به این دلیل اخترشناسان موشکافانه عالم را زیر نظر دارند تا چنین بررسی‌هایی رازگشای شناخت بلوک‌های سازنده‌ی عالم امروز و نیروی سازنده‌ی آن شود. هم چنین با شناخت آثار چنین رویدادهایی، بهتر از گذشته و سرنوشت کهکشان راه‌شیری در ادغام با مارپیچی بزرگ همسایه‌اش، کهکشان آندرومدا، مطلع می‌شویم.

 

برخوردهایی در مقیاس کهکشان‌ها

فهم مراحل تحول کهکشان‌های ادغام شونده شبیه این است که یک موجودی فضایی بخواهد مراحل تکامل انسان را درک کند. اگر او تصاویری از یک نوزاد، کودک، نوجوان، انسانی بالغ و یک فرد پیر داشته باشد می‌تواند درباره‌ی سیر تحول سنی انسان‌ها به نتایجی برسد. او در می‌یابد که یک فرد تبدیل به فرد دیگری نمی‌شود بلکه تحولات کلی همه‌ی انسان‌ها در یک جهت رخ می‌دهند.

دو مثال زیبا از کهکشان‌های در حال ادغام کهکشان "آنتن" (NGC 4038/9) و کهکشان "موش" (NGC 4676) است. آنها به دلیل شکل‌هایی که در ذهن تداعی می‌کنند چنین نامگذاری شده‌اند. شکل آنها بهترین نمونه از آثار برخورد دو کهکشان است. چنین شکل کاملی از برخورد، حاصل آن است که دو کهکشان در حال ادغام تقریباً جرم یکسانی دارند و بنابر این کم و بیش به یک اندازه در ایجاد نمایش باشکوه سهیم‌اند. اما الزاماً چنین شرطی برای ادغام کهکشان‌ها لازم نیست. در حقیقیت هر نوع کهکشانی ممکن است در فرآیند ادغام شرکت کند. در واقع ادغام‌های کوچک، آنهایی که بین یک کهکشان بزرگ و یک کهکشان کوچک رخ می‌دهد، ممکن است بخش عادی روزمره‌ی زندگی یک کهکشان باشد.

ادغام کهکشان‌ها فقط دو شرط لازم دارد، کهکشان‌ها باید به حد کافی به هم نزدیک باشند و با سرعتی به حد کفایت کم حرکت کنند تا به دامِ گرانش یکدیگر بیفتند. کهکشان‌هایی که خیلی از هم دورند جاذبه‌ی گرانشی کافی برای آنکه آنها را به سوی هم بکشاند ندارند و آنهایی که خیلی سریع از کنار هم عبور می‌کنند، آن قدر انرژی مداری از دست نمی‌دهند که به هم گیر کنند. این کهکشان‌ها به جای ادغام فقط به هم نیرو وارد می‌کنند. ستاره‌هایی رد و بدل می‌کنند، دمای دو مجموعه بالا می‌رود و گاهی بازوی مارپیچی یکی یا هر دو در فضا کشیده می‌شود.

آتش‌ بازی کهکشان‌ها

کهکشان "موش" (NGC 4676) ـ دو کهکشان در حال ادغام تقریباً جرم یکسانی دارند و بنابر این کم و بیش به یک اندازه در ایجاد نمایش باشکوه سهیم‌اند.

 

برهم کنش و ادغام بین کهکشان‌هایی که عضو گروه یا خوشه‌ای هستند بیشتر از کهکشان‌های تک است. اگر بخواهیم تحول کهکشان‌ها را درک کنیم باید گروه‌ها را بشناسیم. گروه‌ها محیط‌هایی‌اند که این نوع برهم کنش‌ها در آنها بسیار متداول است. در گروه‌ها تعداد بسیاری کهکشان در کنار هم وجود دارند و سرعت‌شان به قدر کافی آهسته است که در فرآیندهای گرانشی بر هم اثر بگذارند و یکدیگر را به سوی هم بکشند. انبساط، قانون کلی عالم ماست که بنابر پذیرفته‌ترین نظریه‌های کیهان‌شناسی از انفجاری بزرگ در ابتدای عالم (حدود 14 میلیارد سال پیش) آغاز شده است. اما انبساط فقط بر بزرگ‌ترین ساختارها اثر می‌گذارد. درون کهکشان‌ها چنان تحت تاثیر نیروی گرانش کهکشان است که اثر چندانی از انبساط عالم نمی‌پذیرد. گروه‌ها و خوشه‌ها نیز با گرانش درونی خود ساختارشان را در مقابل نیروی واپاشنده‌ی انبساط، که کهکشان‌ها را از هم دور می‌کند، تا حد امکان حفظ می‌کنند. اما در مقیاس‌های بزرگ‌تر آثار انبساط به وضوح پیداست.

اگر این طور باشد پس زمانی که سن عالم کم‌تر بوده و فواصل میان خوشه‌ها و کهکشان‌ها کم‌تر بوده برخوردهای بیش‌تری رخ می‌داده است و امروز بر اثر انبساط عالم احتمال برخوردها کم شده است و در آینده‌ی کیهان نیز کم‌تر می‌شود. اگر انبساط عالم ادامه یابد و حتی سریع‌تر هم بشود عالم به شدت رقیق می‌شود و برهم کنش بین کهکشان‌هایی که عضو گروه‌ها و خوشه‌ها نیستند کم‌تر و کم‌تر خواهد شد.

آتش‌ بازی کهکشان‌ها

تصویری از کهکشان "آنتن" (NGC 4038/9) که در حال ادغام با یکدیگر هستند. این تصویر توسط تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است.

 

کالبد شکافی یک برخورد

وقتی کهکشانی بزرگ کهکشانی کوچک را می‌بلعد نیروهای کشندی قوی کهکشان بزرگ‌تر معمولاً کهکشان کوچک‌تر را به کمانی عظیم تبدیل می‌کند و سپس آن را جذب می‌کند. البته اثر این فرآیند بر کهکشان بزرگ بسیار ناچیز است.

برخورد بین کهکشان‌های نسبتاً هم‌‌اندازه، همچمون کهکشان برخوردی آنتن، آتش بازی دیدنی‌تری به راه می‌اندازد، چون نیروهای کشندی هر دو به یک اندازه قدرتمندند. ممکن است گرانش، بخش‌هایی از کهکشان‌ها را به میان فضا پرتاب کند و دُم‌های عجیب و غریبی خلق کند. تصور کنید که در این شرایط ستاره‌های پرشماری از محدوده‌ی دو کهکشان در تاریکی بی‌مرز فضا دور می‌شوند. شاید ستارگانی با سیاراتی در اطراف خود به فضای بیرون کهکشان پرتاب شوند. ساکنان فرضی چنین سیاراتی از ده‌ها هزار سال نوری دورتر منظره‌ی شگفت برخورد کهکشان خود را در آسمان شب می‌بینند.

ادغام کهکشان‌ها معمولاً موجب خلق ستاره‌های جدید نیز می‌شود. چون گاز و غبار قرص دو کهکشان با هم ترکیب می‌شوند و میلیون‌ها ستاره متولد می‌شود. به طور مثال در کانون برخورد جفت کهکشان آنتن خوشه‌های ستاره‌ای پرجرم بسیاری متولد شده‌اند. چنین خوشه‌های پرجرمی در وضعیت امروز کیهان به جز در برخوردهای هولناک کهکشانی اغلب فرصت شکل‌گیری نمی‌یابند.

اما شاید نمایشی‌ترین بخش این سناریو برخورد میان ستاره‌های دو کهکشان باشد. عجب آنکه در جریان ادغام کهکشان‌ها به ندرت برخوردی بین ستاره‌ها رخ می‌دهد. برای بسیاری از مردم این موضوع تقریباً غیرقابل فهم است : چه طور ممکن است دو کهکشان، که هر کدام صدها ستاره دارند، با هم ادغام شوند بدون این که حتی دو ستاره با هم برخورد کنند؟ زیرا بیش‌تر فضای کهکشان‌ها خالی است، فضای بین ستاره‌های داخل یک کهکشان به نسبت اندازه‌ی آنها بسیار بیش‌تر از فضای بین دو کهکشان است. برای مقایسه فاصله‌ی میان خورشید و نزدیک‌ترین همسایه‌ی آن (آلفا ـ قنطورس) را مرور می‌کنیم. در مقایسه با قطر دو ستاره که هر کدام حدود یک میلیون کیلومتر است فاصله‌ی 4 سال نوری (حدود 40 میلیون میلیون کیلومتر) میان آن دو تقریباً 40 میلیون بار بیش‌تر از آن قطر هر کدام است. اگر هر کدام را به توپ تنیس کوچکی تبدیل کنیم فاصله‌ی میان آن دو با رعایت مقیاس 4000 کیلومتر می‌شود. خب به نظر شما احتمال برخورد چقدر است؟! به این ترتیب فقط در شرایطی که خوشه‌های متراکم ستاره‌ای دو کهکشان به یکدیگر نزدیک شوند یا مراکز پرتراکم دو کهکشان در هم ادغام شوند احتمال ناچیز برخوردهای ستاره‌ای به وجود می‌آید.

اما فاصله‌ی میان کهکشان‌ها در مقایسه‌ی با قطرشان بسیار کم‌تر است. فاصله‌ی میان 5/2 میلیون سال نوری راه‌شیری از همسایه‌ی ارشدش، کهکشان آندرومدا، را مرور کنید. هر کدام به قطر بیش از 100000 سال نوری در فاصله‌ی 25 برابر قطر خود قرار گرفته‌اند. اگر آن دو را نیز به دو توپ تنیس تبدیل کنیم، فاصله ی میان آنها با رعایت مقیاس 5/2 متر خواهد بود، نه 4000 کیلومتر.

در سری عکس‌های زیر می‌توانید برخورد دو کهکشان را به صورت فریم به فریم مشاهده کنید.

آتش‌ بازی کهکشان‌ها
آتش‌ بازی کهکشان‌ها
آتش‌ بازی کهکشان‌ها
آتش‌ بازی کهکشان‌ها
آتش‌ بازی کهکشان‌ها
آتش‌ بازی کهکشان‌ها
آتش‌ بازی کهکشان‌ها
آتش‌ بازی کهکشان‌ها
آتش‌ بازی کهکشان‌ها
آتش‌ بازی کهکشان‌ها

دست به کار شوید و با زدن دکمه‌ی play دو کهکشان زیر را به هم دیگر بزنید.

 

 

ادغام آشوبگر

آن چه پس از یک برخورد کهکشانی به جای می‌ماند کاملاً به خصوصیات کهکشان‌های در گیر بستگی دارد. شاید در برخوردی که کهکشان‌ بزرگی کهکشان کوچکی را بلعیده است فقط ردپایی از حادثه دیده شود. اما در کهکشان‌های نسبتاً هم اندازه داستان پایانی کاملاً متفاوت دارد. گاهی حاصل این اتفاق اصلاً شبیه کهکشان‌های عادی نیست.

اخترشناسان کهکشان‌هایی را که در هیچ کدام از تقسیم‌بندی‌های ریخت‌شناسی نمی‌گنجند در ریف کهکشان‌های غیرعادی و نامنظم قرار می‌دهند. حالا می‌دانیم که هیچ کدام از این کهکشان‌ها اعضای طبقه‌‌ای جدید نیستند بلکه تحت تاثیر برهم کنش‌ها یا ادغام‌های کهکشانی بوده‌‌اند. اتومبیلی پس از تصادف تکه آهنی قراضه است، نه یک اتومبیل جدید!

البته مدتی طولانی پس از این که آتش‌بازی‌ها بخوابد طول می‌کشد تا دو کهکشان ادغام شده، احتمالاً تبدیل به نوع جدیدی از کهکشان شوند. وقتی دو کهکشان مارپیچی ادغام می‌شوند، هسته‌ها به دور هم می‌گردند و ستاره‌ها و گاز و غبار هر دو با هم مخلوط می‌شوند. پس ممکن است که دو کهکشان مارپیچی در ادغام با هم یک کهکشان بیضوی را شکل دهند. اتفاق نظری که میان اخترشناسان وجود دارد این است که بیش‌تر کهکشان‌های بیضوی، نه همه‌ی آنها، حاصل چنین برخوردهایی هستند. (در مقابل این فرضیه نظریات دیگری نیز برای پیدایش بیضوی‌ها مطرح است.)

 

فیلم برخورد

متأسفانه هرگز تا به حال فرآیند برخورد کهکشانی از ابتدا تا پایان دیده نشده است. این فرآیند طولانی‌تر از آن است که بنشینیم و تماشا کنیم! اخترشناسان باید چند میلیون یا حتی میلیارد سال صبر کنند تا ادغامی را تا انتها نظاره کنند . تصاویری که ما از ادغام کهکشان‌ها می‌بینیم فقط تک فریم‌هایی از یک رقص چرخان آهسته است.

پس اخترشناسان چه طور می‌توانند تاریخ را بازسازی و حاصل این ادغام را ترسیم کنند؟ آنها با استفاده از داده‌های موجود، برپایه‌ی قوانین فیزیک و ریاضی، به کمک رایانه این برخوردها را شبیه سازی می‌کنند. شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای بر مبنای اطلاعات فیزیکی موجود اخترشناسان را یاری می‌کنند تا به مکانیک این سیستم‌های پیچیده و در مواردی به چگونگی پیدایش و پیش‌بینی آینده هر دو کهکشان برخوردی پی ببرند. در اینجا می توانید نمونه ای از این شبیه سازی را مشاهده نمایید.

 

گردآورنده : علیرضا سرمدی

 

UserName