درخشان‌ترین کهکشان کیهان دارد همزمان دستکم سه کهکشان کوچک‌تر را می‌بلعد و تاکنون حدود نیمی از جرمشان را از آنها جدا کرده. نور این کهکشان که به نام W2246-0526 ناخته می‌شود ۱۲.۴ میلیارد سال در راه بوده تا به زمین برسد، بنابراین ما داریم آن را در زمانی که جهان هسستی یک دهم سن امروزش را داشته می‌بینیم. پژوهشنامه‌ی این دانشمندان در نشریه‌ی ساینس منتشر شده است.
برداشت هنری از کهکشان W2246-0526 که بر پایه‌ی داده‌های آرایه‌ی آلما
در داده‌های تازه‌ی آرایه‌ی بزرگ میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما (آلما) چریان‌های آشکاری از مواد دیده می‌شود که از سه کهکشان کوچک‌تر جدا شده و به درون این کهکشان بزرگ‌تر سرازیر شده‌اند. این کهکشان در سال ۲۰۱۵ به کمک کاوشگر پیمایشی فروسرخ میدان گسترده‌ی ناسا (وایز) یافته شده بود. این کهکشان نه بزرگترین کهکشانِ شناخته شده است و نه پرجرم‌ترین آنها، ولی درخششی بی‌همتا دارد و پرتوی فروسرخی هم‌ارز پرتوی ۳۵۰ تریلیون خورشید می‌گسیلد.
آرایه میلیمتری بزرگ آتاکاما (به انگلیسی: Atacama Large Millimeter Array) معروف به آلما، نام یک پروژه مهم نجوم رادیویی است که در تاریخ ۲۴ اسفند ۹۱ در مناطق بیابانی آتاکاما در شیلی رسماً راه اندازی شد.
در فلات بزرگ چاجنانتور در صحرای آتاکاما شیلی، رصدخانه جنوبی اروپا در حال ساخت تلسکوپی با آخرین پیشرفت‌ها برای بررسی نور ساطع شده از برخی اشیاء سرد در جهان است. این نور طول موجی نزدیک میلی‌متر، بین نور فروسرخ و امواج رادیویی دارد، و از اینرو به عنوان اشعه میلیمتری و ریز میلیمتری شناخته می‌شود.
طول موج‌های این نور ساطع شده از ابرهای عظیم سرد در فواصل میان ستاره‌ای، در نتیجه درجه حرارتی فقط کمتر از ۱۰ درجه بالای صفر مطلق، و برخی به واسطه قدمت و فاصله بیشتر از کهکشان در گیتی است. منجمان می‌توانند این را برحسب حالات شیمیایی و فیزیکی ملوکولی در ابرها، تراکم ناحیه‌های گاز و گرد و غبار مکانی که ستاره جدید در حال تولد هست استفاده و بررسی کنند. اغلب، این ناحیه‌ها در گیتی سیاه و کدر در نور مرئی هستند، اما آنها به روشنی در طول موج میلیمیتری و ریز میلیمتری از طیف تابش دارند. پرتوهای میلیمتری و ریز میلیمتری پنجره‌ای را به سوی معمای سرد گیتی می‌گشایند، اما سیگنال‌ها در فضا به واسطه وجود بخار آب زیاد در اتمسفر زمین جذب می‌شوند. به همین خاطر است که تلسکوپ‌ها برای این نوع بررسی نجومی باید در بالا و محلی خشک ساخته شوند و ۵۱۰۰ متر بالای فلات در چاجنانتور علت برگزیدن ESO است.
اینجا، علاوه بر شرکا بین‌المللی، رصدخانه جنوبی اروپا در حال ساخت آلما با آرایش میلیمیتری و ریز میلیمیتری عظیم در آتا کاما است. آلما مکانی است تقریباً ۵۰ کیلومتری شرق سن پدرو ی آتاکاما در شمال شیلی، صحرای آتاکاما یکی از خشک‌ترین مکان‌ها بر روی زمین است. منجمان به دنبال شرایط بی‌نظیر برای رصد هستند، اما آنها بایستی در یک رصد خانه مرزی که شرایط مختلف خیلی کمتری دارد عمل کنند. چاجنانتور بیش از ۷۵۰ متر بالاتر از رصدخانه‌های «مانا کیاً و ۲۳۰۰ متر بالاتر از VLT در»سرو پارانال” است.
آلما تجهیزات منحصر به فردی از ترکیب ابتدایی ۶۶ آنتن با دقت بالا، و عملیاتی بر روی طول موج‌هایی از ۰٫۳ تا ۱۰ میلی‌متر خواهد داشت. آرایشی اصلی از پنجاه آنتن ۱۲ متری، که فعالیتی همزمان به عنوان یک تلسکوپ منفرد یا یک تداخل سنج را خواهند داشت. افزون بر این، آرایشی فشرده از آنتن‌های ۱۲ متری و ۷ متری نیز پیش‌بینی شده‌است. آنتن‌هایی که می‌توانند سرتاسر زمین مسطح صحرا در فواصلی بیش از ۱۵۰ متر تا ۱۵ کیلومتر حرکت کنند، که به آلما قدرت تغییر بزرگنمایی را می‌دهد. آلما قادر خواهد بود تا در جهان به جستجوی طول موج‌های میلیمتری و ریز میلیمتری با حساسیت و کیفیت بی نظیر، با بینایی به میزان ۱۰ بار ظریف تر از تلسکوپ فضایی هابل، و مکمل تصاویر ساخته شده با VLTI باشد.
ساخت آلما در سال ۲۰۰۳ آغاز و در سال ۲۰۱۲ تکمیل خواهد شد، و به‌طور آزمایشی از سال ۲۰۱۰ فعال خواهد شد.
دانشمندان آلما تصاویری با جزعیات از ستاره‌ها و سیارات در حال تولد در گاز ابرهای نزدیک منظومه شمسی ما تهیه خواهند کرد. آلما همچنین فاصله شکل گرفتن کهکشان را در نتیجه مشاهده لبه گیتی را پیدا خواهد کرد، ما آنها را که تقریباً مربوط به ۱۰ بیلیون سال گذشته‌اند را می‌بینیم. آلما پنجره بر روی خاستگاه نجومی فراهم آورده که فضا و زمان را احاطه کرده‌است، و ثروتی از فرصتهای وابسته به علم جدید برای منجمان تأمین می‌کند.
کاوشگر نقشه‌بردار فروسرخ میدان وسیع یا (دبلیوآی‌اس‌ای WISE) یک تلسکوپ فضایی فروسرخ اخترشناسی ناسا است.[۳] که در دسامبر ۲۰۰۹ به فضا فرستاده شد. از آنجایی که تابش فروسرخ از تمامی اجسام منتشر می‌شود، تلسکوپ‌های فروسرخ را به کمک دستگاه‌های سردکننده در دمای بسیار پایین و نزدیک به صفر مطق نگهداری می‌کنند.[۳] کاوشگر مساحی میدان دید باز وایز، در فوریه ۲۰۱۱ پس از خاموش شدن فرستنده هاش، به خواب زمستانی فرورفت و بار دیگر در سال ۲۰۱۳ فعال شد. WISE تمام آسمان را در طول ۱۰ ماه با ۴ فیلتر ۳٫۴، ۴٫۶، ۱۲ و ۲۲ میکرومتر مساحی کرد. پس از اینکه مخزن‌های سیستم سردکننده تلسکوپ به اتمام رسید، به مدت ۴ ماه، مأموریت به NEOWISE تغییر نام داد و به جستجوی اجرام نزدیک زمین مثل دنباله دارها، و سیارک‌ها پرداخت. داده‌های این مساحی شامل، تصاویر پردازش شده، کاتالوگ اجرام، و داده‌های خام در ۱۴ مارس ۲۰۱۲ به صورت رایگان در آرشیو علوم فروسرخ قابل دریافت شد.
تابش فروسرخ در علم فیزیک به قسمی از طیف امواج الکترومغناطیسی گفته می‌شود که طول موج آنها بلندتر از دامنهٔ نور مرئی و کوتاه‌تر از دامنهٔ امواج رادیویی باشند. امواج فروسرخ در بازه بسامدی ۳۰۰ گیگاهرتز تا ۴۲۸ تراهرتز و طول موج ۱ میلی‌متر تا ۷۰۰ نانومتر قرار می‌گیرند.
مواد درون رشته‌های (همان جریان‌های) میان این کهکشان‌ها تقریبا به اندازه‌ی جرم خود آنهاست. واگشود (وضوح) و حسمندی شگفت‌انگیز آلما به پژوهشگران امکان داد این رشته‌های کم‌نور و دوردست فراکهکشانی را ببینند.
تانیو دیاز-سانتوس از دانشگاه دیه‌گو پورتالس در سانتیاگوی شیلی و نویسنده‌ی اصلی پژوهش می‌گوید: «ما از روی داده‌های پیشین به وجود سه کهکشان همدم پی برده بودیم، ولی نشانه‌ای از برهمکنش آنها با جرم مرکزی نیافتیم. ما در جستجوی یک رفتار کهکشان‌خواری نبودیم و انتظارش را هم نداشتیم، ولی دید ژرف آلما این فرآیندها را بسیار آشکارا نمایان کرد.»
همنوع‌خواری کهکشانی پدیده‌ی کمیابی نیست، ولی این دورترین کهکشانیست که با چنین رفتاری دیده می‌شود و این پژوهشگران می‌گویند تاکنون تصویری از یک کهکشان که دارد همزمان چند کهکشان دیگر را می‌بلعد در روزگاری تا این اندازه آغازین ندیده‌اند.
به گفته‌ی آنها، مقدار گازی که دارد به کام دبلیو۲۲۴۶-۰۵۲۶ فروکشیده می‌شود به اندازه‌ایست که می‌تواند تا صدها میلیون سال سیاهچاله‌ی مرکز این کهکشان را تغذیه کند و فرآیندهای ستاره‌زایی را در آن فعال نگه دارد.
ستاره‌زایی یا زایش ستارگان فرایند دگرگونی گازها و غبارهای کهکشانی به توپ‌های پلاسما و در نهایت شکل‌گیری ستاره‌ها است. این دانش که از شاخه‌های ستاره‌شناسی است، به بررسی محیط‌های میان‌ستاره‌ای و گازهای کهکشانی عظیم در مناطق هیدروژنی اچ دو به عنوان بسترهای شکل‌گیری ستاره‌ها و نیز به بررسی ستاره‌های جوان و زایش سیاره‌ها به عنوان محصولات جانبی زایش ستاره‌ها می‌پردازد. دانش زایش ستاره‌ها در کنار بررسی شیوهٔ شکل‌گیری ستاره‌های تکی با بررسی ستاره‌های دوگانه و تابع جرم اولیه سروکار دارد.
درخشش بی‌اندازه‌ی این کهکشان از ستارگانش نیست، بلکه از یک قرص گازی کوچک ولی به گونه‌ی گفت‌انگیزی پرانرژی است که دارد مارپیچ‌وار به سوی ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان کشیده می‌شود و در این فرآیند بی‌اندازه داغ شده. نوری که از این قرص برافزایشی بسیار داغ و فروزان گسیلیده می‌شود توسط غبارهای پیرامون درآشامیده (جذب) می‌شود و سپس به شکل پرتوی فروسرخ بازگسیلیده می‌شود.
سیاهچاله کلان جرم بزرگترین نوع سیاهچاله در کهکشان‌هاست که گمان می‌رود در مرکز تقریباً همه کهکشان‌ها من‌جمله کهکشان راه شیری(کمان ای* با جرم سه میلیون جرم خورشیدی) نیز یافت شود که دارای جرمی معادل صدها هزار تا چندین میلیارد برابر جرم خورشید هستند. این سیاه‌چاله‌ها پر جرم‌ترین نوع سیاه‌چاله‌ها هستند و گرانش بسیار زیادی دارند که در جهان بی نظیر است. همچنین تصور می‌رود که مرکز کهکشان ان‌جی‌سی ۴۲۶۱ سیاه‌چاله‌ای کلان‌جرم با ۴۰۰ میلیون جرم خورشید باشد.
یکی از تفاوت‌های اصلی این سیاهچاله چگالی کمتر آنهاست. چگالی سیاه‌چاله‌ها جرم آن تقسیم بر حجم ناشی از شعاع شوارتزشیلد است. این مقدار می‌تواند کمتر از چگالی آب باشد.
یک قرص برافزایشی(به انگلیسی: accretion disc) یک ساختار دیسک مانند از ماده است که به شکل حلقوی به دور یک جسم خاص می‌چرخد. این جسم می‌تواند یک ستاره جوان، یک کوتوله سفید، یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله باشد. این چرخش باعث ایجاد گرما و تابش می‌شود و دامنه این تابش برای ستارگان جوان مادون قرمز و برای بازماندگان ستاره‌ای پرتو ایکس است.
این کهکشان به دلیل همین تابش فروسرخ خیره‌کننده، در رده‌ای از اختروش‌های کمیاب به نام “کهکشان‌های داغ پنهان در غبار” یا “هات داگ”ها جای می‌گیرد. از هر ۳۰۰۰ اختروشی که تلسکوپ وایز رصد کرده تقریبا تنها یکی از این گونه است.
اختروَش یا کوِیزار یا کوازار (به انگلیسی: Quasar)، یک هستهٔ فعال به شدت نورانی و دوردست است که وابسته به یک کهکشان جوان است. آنها در ردهٔ یک کلاس از اشیا به نام هسته کهکشانی فعال قرار دارند. اختروشها پیشتر به عنوان منابع انرژی الکترومغناطیسی شامل امواج رادیویی و نور مرئی با انتقال به سرخ زیاد شناخته می‌شدند که به ستاره‌ها شبیه بودند باوجود بحث‌های مختلف بر سر وجودیت این شئ آسمانی همگی دانشمندان به یک توافق علمی رسیدند که یک اختروش، هاله متراکم شده ماده است که ابرسیاهچاله یک کهکشان جوان را احاطه کرده‌است
اختروشها دارای کاربردهای زیادی هستند مثلاً در تعیین سرعت چرخش زمین و تهیج‌های آن کاربرد دارند. در مباحث ژئودزی از این امکان جهت اندازه‌گیری فواصل بسیار بلند با دقت میلی متری و تعیین تهیج مدار چرخش زمین استفاده می‌کنند.
به احتمال بسیار، بیشتر گاز و غباری که دارد از سه کهکشان همدم فروکشیده می‌شود به ستارگان تازه در کهکشان بزرگ‌تر تبدیل شده و ابرسیاهچاله‌ی مرکز آن را تغذیه می‌کند. ولی شکم‌پرسستی این کهکشان می‌تواند به خودویرانی آن بیانجامد. پژوهش‌های گذشته نشان داده بود که انرژی یک هسته‌ی کهکشانی فعال (AGN)، مانند همین کهکشان، سرانجام اگر نه همه، ولی بیشتر موادی که سوخت ستاره‌زایی آن هستند را به بیرون پرتاب خواهد کرد.
یک هسته کهکشانی فعال(به انگلیسی: active galactic nucleus، مخفف: AGN) ناحیه‌ای متمرکز در مرکز کهکشان‌هاست که معمولاً در تمام ناحیه‌های طیف الکترومغناطیسی از بقیه کهکشان درخشان‌تر است. کهکشانی که دارای هسته کهکشانی فعال باشد را کهکشان فعال می‌نامند. تصور می‌شود علت این پدیده برافزایش سیاهچاله کلان‌جرم مرکز کهکشان میزبان است. هسته‌های کهکشانی فعال پرنورترین اجرام در عالم هستند و بررسی آنها می‌تواند هم به کشف اجرام دور کمک کند و هم به تصحیح یا دستیابی به مدل‌های کیهان‌شناختی.
دنباله‌ی کشندی بزرگی سی۲ را به کهکشان مرکزی پیوند داده. آن دوتای دیگر هم با پل‌های غباری به کهکشان مرکزی پیوسته‌اند. در یکی از پژوهش‌های گذشته که توسط چائو-وی سای، یکی از نویسندگان همین پژوهش از دانشگاه کالیفرنیا، لوس آنجلس انجام شده بود، جرم سیاهچاله‌ی مرکز W2246-0526 حدود ۴ میلیارد برابر خورشید برآورد شده بود. جرم ابرسیاهچاله‌ی یک AGN تاثیری سرراست بر درخشش آن دارد، ولی درخشش AGN حدود ۳ برابر درخششی است که باید باشد. یافتن پاسخ این پادگویی (تناقض) ظاهری نیاز به رصدهای بیشتر دارد.
داستان کشف درخشان ترین کهکشان کیهان
به گفته ی پژوهشگران، موتور تولید این درخشش شگفت انگیز به احتمال بسیار سیاهچاله ای ابرپرجرم در دل این کهکشان است. چنین هیولاهایی در دل بیشتر کهکشان ها -اگر نگوییم همه- لانه گزیده اند. این ابَرسیاهچاله ها مواد را مارپیچ‌وار به درون کام خود می کشند و در این فرآیند، مواد به گونه ی هولناکی داغ شده و مقدار هنگفتی پرتوی الکترومغناطیسی در طول موج های دیدنی (مریی)، فرابنفش و پرتو X از خود می گسیلند.
اگر به راستی همین فرآیند در دل این کهکشان نویافته در حال انجام باشد، یک پرسش جالب را پیش می کشد: این ابرسیاهچاله چگونه به این سرعت تا این اندازه بزرگ شده؟ هر چه باشد اخترشناسان این کهکشان را در وضعیتی که ۱۲.۵ میلیارد سال پیش داشته می بینند، یعنی زمانی که تنها ۱.۳ میلیارد سال از عمر جهان هستی می گذشته.
پژوهشگران گفته اند شاید دلیلش این باشد که این سیاهچاله از همان آغاز “بزرگ” متولد شده بوده. به بیان دیگر، تخم و یا نطفه ی آن بزرگ بوده. یکی از نویسندگان پژوهش به نام پیتر آیزنهارت از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا (JPL) در پاسادنای کالیفرنیا در بیانیه ای گفت: «چگونه می توانید صاحب یک فیل بشوید؟ یک راهش اینست که از آغاز یک بچه فیل داشته باشید.»
ولی توضیح های احتمالی دیگری هم وجود دارد.
نویسنده ی اصلی پژوهش به نام چائو-وی تسای باز هم از JPL می گوید: «راه دیگر برای آن که یک سیاهچاله تا این اندازه بزرگ شود، خوردن بی وقفه و حریصانه ی مواد توسط آن است، بلعیدن مواد با سرعتی بیش از چیزی که به طور معمول انتظارش می رود. این در صورتی می تواند رخ دهد که سیاهچاله به اندازه ی کافی سریع “نچرخد”.»
به گفته ی پژوهشگران، چیزی که نرخِ خوردنِ سیاهچاله ها را محدود می کند نوریست که توسط مواد اَبَرداغی که به درونشان فرو می کشند گسیلیده می شود. این نور، بر گازهای پیرامون فشار آورده و آن ها را [که خواک سیاهچاله هستند] پس می زند. هر چه سیاهچاله آرام تر بچرخد، مواد کمتری به فضا پس خواهد زد [و به جایش، آن ها را خواهد خورد].
دیگر نویسنده ی این پژوهش، اندرو بلین از دانشگاه لستر بریتانیا هم می گوید: «چنین سیاهچاله های ابرپرجرمی می توانند تا زمانی درازتر، مواد بیشتری را فروببلعند. این مانند بُردن در یک مسابقه ی هات داگ خوری است که تا صدها میلیون سال ادامه داشته باشد.»
فضاپیمای کاوشگر پیمایشی فروسرخ میدان-گسترده ی ناسا (وایز، WISE) که آیزنهارت یکی از دانشمندان پروژه ی آنست، این کهکشان به نام WISE J224607.57-052635.0 را به همراه ۱۹ کهکشان دیگر در که در طیف فروسرخ بی‌اندازه درخشان بودند یافت (به این گونه کهکشان ها ELIRG می گویند*). نور پرقدرتی که از هسته های ELIRGها می تابد ابرهای غبار پیرامونشان را گرم کرده به گونه ای که این ابرها پرتوهای فروسرخی را می گسیلند که WISE می تواند شناسایی و دریافت کند.
تسای می گوید: «ما در پژوهش دیگری در همین رابطه که با WISE انجام داده بودیم دریافتیم که نیمی از درخشان ترین کهکشان ها تنها در نور فروسرخ خود را نشان می دهند.»
این پژوهش تازه در شماره ی ۲۲ ماه می آستروفیزیکال جورنال منتشر شده است.
منبع sciencedaily، برگرفته از یک ستاره در هفت آسمان
