ستارهشناسان سرانجام به پاسخی برای یکی از پرسشهای قدیمی کیهانشناسی دست یافتهاند؛ اینکه چرا برخی از کهکشانهای عظیم تنها کمتر از دو میلیارد سال پس از مهبانگ (Big Bang) فعالیت ستارهسازی خود را متوقف کردند و به اصطلاح «مرده» شدند.
اکنون پژوهشگران با کمک دادههای بهدستآمده از تلسکوپ فضایی جیمز وب و آرایه بزرگ میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما (ALMA) معتقدند عامل اصلی این پدیده، بادهای فوقالعاده قدرتمندی بودهاند که گاز موردنیاز برای تشکیل ستارههای جدید را از کهکشانها خارج کرده و عملاً روند ستارهزایی را متوقف کردهاند.
مشاهده مستقیم یک کهکشان در حال نابودی
مطالعه جدیدی که در تاریخ ۱۰ ژوئن در نشریه علمی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده، نخستین شواهد مستقیم از وجود چنین بادهای کیهانی را ارائه میدهد.
تیم تحقیقاتی به سرپرستی «ربکا دیویس» از دانشگاه فناوری سوینبرن استرالیا، سامانهای کهکشانی موسوم به CRISTAL-02 را بررسی کردهاند؛ مجموعهای از دو کهکشان در حال ادغام که تنها ۱.۱ میلیارد سال پس از مهبانگ وجود داشتهاند.
پژوهشگران با ترکیب مشاهدات ALMA از گاز یونیزه کربن ([C II]) و دادههای طیفسنج NIRSpec تلسکوپ جیمز وب، موفق شدند تودهای عظیم از گاز سرد را شناسایی کنند که تا فاصله ۷ کیلوپارسکی از کهکشان امتداد یافته و با سرعتی حدود ۶۴۰ کیلومتر بر ثانیه در حال خروج از آن است.
بررسیها نشان میدهد این جریان گازی با نرخی دو برابر سرعت تشکیل ستارهها، ماده اولیه موردنیاز برای ستارهزایی را از کهکشان خارج میکند. در چنین شرایطی، سوخت مولکولی کهکشان میتواند در کمتر از ۱۰۰ میلیون سال به طور کامل تخلیه شود؛ اتفاقی که عملاً به مرگ کهکشان منجر خواهد شد.
واکنش زنجیرهای در مقیاس کیهانی
برخلاف برخی فرضیههای پیشین، عامل این بادهای مرگبار ظاهراً سیاهچالههای فوقپرجرم نیستند. پژوهشگران معتقدند منشأ اصلی این پدیده، انفجارهای ابرنواختری ناشی از تولد گسترده ستارهها در کهکشانهای در حال ادغام است.
سامانه CRISTAL-02 نمونهای از برخورد دو کهکشان است که در آن نرخ تشکیل ستارهها حدود سه برابر بیشتر از میزان معمول برای کهکشانی با این جرم و در این دوره از تاریخ کیهان برآورد شده است.
در چنین محیطی، ستارههای بسیار پرجرم پس از مدت کوتاهی عمر خود را با انفجارهای ابرنواختری به پایان میرسانند. انرژی عظیم آزادشده در این انفجارها میتواند جریانهای قدرتمند گازی ایجاد کند که مواد خام لازم برای تشکیل نسلهای بعدی ستارهها را از کهکشان بیرون میرانند.
سرنخی برای حل معمای کهکشانهای خاموش
دانشمندان میگویند حدود نیمی از کهکشانهای عظیم در این دوره از تاریخ جهان، تجربه ادغامهای بزرگ و پرانرژی را پشت سر گذاشتهاند. اگر بادهای کهکشانی مشابه آنچه در CRISTAL-02 مشاهده شده، پدیدهای رایج بوده باشد، میتواند توضیحی قانعکننده برای وجود تعداد زیادی از کهکشانهای عظیم اما غیرفعال در جهان اولیه ارائه دهد.
این کشف نهتنها درک دانشمندان از تکامل کهکشانها را بهبود میبخشد، بلکه نشان میدهد برخی از بزرگترین کهکشانهای نخستین جهان با سرعتی خیرهکننده شکل گرفتهاند و سپس در نتیجه فعالیت شدید خود، منابع لازم برای ادامه حیات ستارهای را از دست دادهاند؛ فرآیندی که باعث شده این اجرام کیهانی «سریع زندگی کنند و زود بمیرند».
کشف این «بادهای کهکشانی مرگبار» میتواند یکی از مهمترین معماهای نجوم مدرن را حل کند؛ اینکه چرا برخی از کهکشانهای عظیم در نخستین میلیاردهای سال عمر جهان، خیلی سریع رشد کردند اما ناگهان فرایند ستارهسازی در آنها متوقف شد. دادههای تلسکوپ فضایی جیمز وب و آرایه رادیویی آلما نشان میدهد انفجارهای پیاپی ابرنواخترها قادر هستند گازهای سرد موردنیاز برای تولد ستارههای جدید را با سرعتی بسیار بالا از کهکشان خارج کنند.
اگر این پدیده در کهکشانهای اولیه رایج بوده باشد، میتواند توضیح دهد که چرا تعداد قابلتوجهی از کهکشانهای پرجرم، تنها حدود یک تا دو میلیارد سال پس از مهبانگ به اجرامی خاموش و غیرفعال تبدیل شدند. این یافته همچنین نقش برخورد و ادغام کهکشانها را در شکلگیری و مرگ سریع برخی از بزرگترین ساختارهای کیهانی برجستهتر میکند.
