تلسکوپ جیمز وب 2 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ کهکشان حلقه ای نادر و "مخالف" را کشف کرد.

نمایی از کهکشان حلقه ای احتمالی GS18660 که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب دیده می شود. مشاهدات جدید نشان می دهد که کهکشان باستانی ممکن است در اثر برخورد با یک کهکشان "مخالف" ایجاد شده باشد. (اعتبار تصویر: Pera et./ نجوم و اخترفیزیک) اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) کهکشانی با حلقه درخشانی از ستاره های تازه متولد شده را کشف کرده اند که در اوایل جهان می درخشند. این کهکشان، که محققان آن را تنها 2.1 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ مشاهده کردند، دورترین کهکشان حلقه ای است که تا کنون یافت شده است.

محققان در مطالعه خود که در 8 سپتامبر در ژورنال Astronomy & Astrophysics منتشر شد، گزارش دادند که کهکشان حلقه‌ای، معروف به GS18660، ممکن است نتیجه برخورد بین دو کهکشان باشد.

کریستوفر کنسلیس، استاد نجوم خارج از کهکشانی در دانشگاه منچستر در بریتانیا که در این مطالعه شرکت نداشت، به لایو ساینس گفت که با توجه به بازه‌های زمانی درگیر در این سیستم‌ها، به ندرت می‌توان عکس فوری احتمالی ادغامی مانند این را پیدا کرد. اگرچه فعل و انفعالات بین کهکشان ها ممکن است در اوایل جهان رایج بوده باشد، تصور می شود که ایجاد سیستم های حلقه ای مانند این غیرعادی باشد.

Conselice در ایمیلی گفت: "از این نظر، سیستم کهکشانی کاملا منحصر به فرد است و ممکن است اطلاعات مهمی در مورد شکل گیری اولیه کهکشان ها به ما بدهد."

یک کشف شگفت انگیز

دانشمندان GS18660 را برای رصد انتخاب کردند زیرا در تصاویر قدیمی تلسکوپ فضایی هابل کشیده به نظر می رسید.

میشل پرنا، محقق فوق دکتری در مرکز اختر زیست شناسی اسپانیا و اولین نویسنده این مطالعه، در ایمیلی به Live Science گفت: «بنابراین ما GS18660 را به طور خاص به عنوان یک کهکشان حلقه ای مورد هدف قرار ندادیم. هنگامی که ما آن را با JWST [دستگاه طیف‌نگار مادون قرمز نزدیک] مشاهده کردیم، داده‌های بسیار دقیق‌تر ساختار حلقه برجسته را نشان داد و به ما اجازه داد که کهکشان را در سه بعدی بررسی کنیم.

با استفاده از JWST، تیم به شکل منحصر به فرد کهکشان نگاه کرد، حرکات گاز داغ آن را ردیابی کرد، خواص شیمیایی گاز را تجزیه و تحلیل کرد و تاریخچه ستاره‌زایی کهکشان را مورد مطالعه قرار داد.

نمای دیگری از GS18660 همانطور که در بررسی قبلی تلسکوپ فضایی هابل دیده شد. (اعتبار تصویر: Pera et./ نجوم و اخترفیزیک) حلقه های متجاوز

هنگامی که یک کهکشان کوچک از مرکز یک کهکشان بزرگتر فرو می‌رود، ضربه موجی از گاز متراکم ایجاد می‌کند که به سمت بیرون موج می‌زند، شبیه به حرکت آب هنگام انداختن یک سنگ در حوضچه. در نتیجه یک کهکشان برخوردی شکل می گیرد. گاز در طول موج انباشته می شود و ستاره ها را تشکیل می دهد و حلقه ای تولید می کند. این کهکشان‌ها در جهان محلی نادر هستند و تأیید تعداد معدودی که در جهان دور یافت می‌شوند سخت بوده است.

چندین سرنخ از مورد GS18660 به عنوان یک کهکشان حلقه ای برخوردی پشتیبانی می کند. برای اولین بار، محققان یک کهکشان همراه کوچک را مشاهده کردند که با سرعتی در حدود 264 مایل در ثانیه (425 کیلومتر در ثانیه) از GS18660 دور می شد. پرنا خاطرنشان کرد: آنها همچنین پلی از گاز را شناسایی کردند که این دو را به هم متصل می کرد و سرعت در امتداد آن تغییر کرد. تغییر در سرعت در امتداد این ساختار پل مانند نشان می دهد که همراه و GS18660 ممکن است در حال تعامل باشند.

پرنا افزود، موقعیت آن نیز مهم است - همراه تقریبا در امتداد محور فرعی کهکشان قرار دارد، مطابق با جایی که انتظار می رود یک نفوذگر پس از فرو رفتن سر به سر در دیسک کهکشان ظاهر شود.

با حمایت ستارگان

تیم با استفاده از سرعت و مسافت همراه، جدول زمانی تقریبی را برای ضربه تخمین زد. این نشان داد که این برخورد حدود 17 تا 42 میلیون سال قبل در تاریخ کهکشان رخ داده است. Conselice گفت که این مقیاس زمانی معقول به نظر می رسد.

او توضیح داد که تعیین مستقیم سن یک فعل و انفعال گذشته دشوار است، اما اگر یکی از آنها اتفاق افتاده باشد، باید در حوالی زمان شروع یک دوره تشکیل سریع ستاره اتفاق افتاده باشد و سن آن باید با میانگین سنی خوشه‌های ستاره‌ای مطابقت داشته باشد.

با نگاهی به سرعت تشکیل ستاره با ابزارهای مختلف، تیم تخمین می‌زند که 10 تا 20 درصد از جرم ستاره‌ای حلقه در چند ده میلیون سال گذشته شکل گرفته است. پرنا توضیح داد که این نشان می دهد که برخورد و انفجار ستارگان جدید حلقه ممکن است همزمان اتفاق افتاده باشد، بنابراین به احتمال زیاد ناشی از یک رویداد بوده است.

پرنا خاطرنشان کرد: این به خودی خود دلیل قطعی یک برخورد نیست، اما همراه با پل و مورفولوژی حلقه، موارد برخورد اخیر را تقویت می کند.

این کشف همچنین ممکن است روشن کند که این نوع برخوردها در گذشته تا چه حد معمول بوده است. در حالی که تخمین‌های قبلی نشان می‌داد که حلقه‌های برخوردی در کیهان اولیه ممکن است تقریبا به اندازه امروز نادر باشند - حدود 1 در 10000 کهکشان - یافته‌های جدید نشان می‌دهد که برخوردهای رو در رو که کهکشان‌های حلقه‌ای را تشکیل می‌دهند ممکن است در کیهان اولیه رایج‌تر باشند.

پرنا گفت: "اگر GS18660 به عنوان یک حلقه برخوردی تایید شود، به این معنی است که ما نیاز به بررسی مجدد تخمین های خود از تعداد دفعات وقوع این سیستم ها در جهان دور داریم."

توضیح دیگه؟

این تیم در مورد اینکه داده ها تا چه حد می توانند ثابت کنند احتیاط کردند. پرنا گفت: «این واقعا ترکیبی از چندین شواهد است تا یک مشاهده. بنابراین ما تفسیر برخورد را به عنوان سناریوی ترجیحی خود می دانیم تا یک نتیجه قطعی.

Conselice فکر می کند که شواهد ارائه شده در مقاله با منشا برخورد واقعی حلقه مطابقت دارد. Conselice گفت: "به نظر من با توجه به نفوذگر کهکشان نزدیک و پایداری کهکشان نفوذگر و خود کهکشان اصلی، فرضیه ادغام محتمل تر است." به طور کلی، شواهد قانع کننده ای است که بر اساس توزیع نور، یک تعامل و/یا ادغام گذشته برای این سیستم کهکشانی رخ داده است.

داستان های مرتبط

کهکشان حلقه‌ای قطبی نادر یکی از تماشایی‌ترین کهکشان‌هایی است که ستاره‌شناسان تاکنون دیده‌اند.

چه کسی آنجاست؟ تلسکوپ جیمز وب «جغد کیهانی» را دید، ساختار فوق‌العاده کمیاب که از برخورد کهکشان‌های حلقه‌ای شکل گرفته است.

صدها «ناهنجاری» جدید در داده‌های هابل توضیحی را به چالش می‌کشند

توضیح رقیب دیگر شامل یک میله ستاره ای است. این پیشنهاد می کند که حلقه به هیچ وجه توسط یک مزاحم ساخته نشده است. GS18660 همچنین ساختاری میله‌مانند را نشان می‌دهد که از شمال به جنوب کشیده شده است و میله‌ها می‌توانند گاز و ستاره‌ها را در فواصل مشخصی از مرکز به حلقه‌ها هدایت کنند. پرنا گفت که تیم هنوز نمی تواند بگوید که آیا این یک میله ستاره ای واقعی است یا نتیجه تعامل است.

یک نوار نیز یک یافته هیجان انگیز خواهد بود. JWST قبلا کهکشان های میله ای را در کیهان اولیه کشف کرده است، از جمله CEERS-2112. اما محققان هنوز نمونه واضحی از یک حلقه میله‌ای را در اوایل جهان پیدا نکرده‌اند.

پرنا گفت: "این که حلقه توسط کهکشان دیگری به راه افتاده باشد یا توسط دینامیک داخلی GS18660، نتیجه به ما چیز مهمی در مورد چگونگی سازماندهی ساختاری کهکشان ها در زمانی که جهان فقط چند میلیارد سال داشت، به ما می گوید."