کهکشان راه شیری یک کهکشان است – اما شبیه‌سازی‌های جدید نشان می‌دهد که قبلا هزاران کهکشان بوده است

تحقیقات جدید نشان می‌دهد کهکشان راه شیری مدت‌ها قبل از تبدیل شدن به کهکشان مارپیچی درخشانی که ما آن را خانه می‌نامیم، مجموعه‌ای پر از هرج و مرج از هزاران کهکشان کوچک بود.

این یافته ها نشان می دهد که در 2 میلیارد سال اول پس از انفجار بزرگ، منطقه ای از جهان که به کهکشان ما تبدیل می شود، پر از هزاران کهکشان کوچکتر با اندازه ها و اشکال مختلف بود. با گذشت زمان، این کهکشان ها با هم برخورد کردند و به کهکشانی واحدی که امروز در آن زندگی می کنیم ادغام شدند.

هارلی کاتز، یکی از نویسندگان این مطالعه، استادیار نجوم و اخترفیزیک در دانشگاه شیکاگو، در بیانیه ای گفت: «با نگاهی به این نتایج، بسیار واضح است که فیزیک درست پس از انفجار بزرگ تأثیر مستقیمی بر آنچه امروز در جهان محلی می بینیم دارد.

اخترشناسان برای درک بیشتر در مورد جهان اولیه، مدل‌های کامپیوتری پیچیده‌ای می‌سازند که قوانین طبیعت را رمزگذاری می‌کنند تا ببینند کیهان چگونه ممکن است تکامل یافته باشد. کار جدید، که حاصل سه سال شبیه‌سازی ابررایانه‌ای است، دقیق‌ترین ردیابی تاکنون از چگونگی پیدایش کهکشانی مانند ماست. همچنین درست همانطور که اخترشناسان برای آنچه در جهان اولیه می بینند به معیار قوی تری نیاز دارند.

مگاترون، ترانسفورماتور کیهانی

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) می تواند دورتر از هر تلسکوپ قبلی به جهان اولیه نگاه کند و اکتشافات آن اغلب مدل های کامپیوتری را به چالش می کشد. برای مثال، JWST کهکشان‌های اولیه درخشان و شگفت‌انگیزی و یک کلاس مرموز جدید از کهکشان‌های فشرده به نام «نقطه‌های قرمز کوچک» پیدا کرد. به گفته محققان، این ناهنجاری‌ها نشان می‌دهد که مدل‌های رایانه‌ای کنونی برای مدیریت فیزیک پیچیده جهان اولیه نیاز به به‌روزرسانی دارند.

برای پر کردن این شکاف، دانشمندان مجموعه جدیدی از شبیه‌سازی‌های ابررایانه‌ای را ساختند که آن را Megatron می‌نامند. بر اساس این بیانیه، مگاترون با ردیابی گاز باستانی، نور ستاره ها و شیمی از 180 میلیون سال تا 2 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ، نشانه های نوری متمایز کهکشان های مجازی خود را پیش بینی می کند. به گفته تیم تحقیقاتی، از آنجایی که JWST نوع مشابهی از داده های طیفی را در یک بازه زمانی مشابه از زمان کیهانی جمع آوری می کند، دانشمندان می توانند مستقیما شبیه سازی را در مقابل مشاهدات واقعی ارجاع دهند تا مشخص کنند که مدل های قدیمی چه چیزی را ندارند.

این شبیه‌سازی همچنین چگونگی شکل‌گیری، مرگ و مرگ اولین ستارگان جهان را دنبال می‌کند و عناصر ضروری را که زندگی را آنطور که می‌دانیم ممکن می‌سازد، دنبال می‌کند. به گفته محققان، با مقایسه شبیه‌سازی با مشاهدات JWST از کهکشان‌های اولیه و با آثار شیمیایی باقی‌مانده در ستارگان باستانی، دانشمندان می‌توانند بهتر درک کنند که اولین ستاره‌ها چگونه محیط اطراف خود را غنی کردند.

مارتین ری، اخترفیزیکدان نظری در دانشگاه باث در بریتانیا، یکی از نویسندگان این مطالعه، اخترفیزیکدان نظری در دانشگاه باث در بریتانیا، در بیانیه‌ای جداگانه گفت: «با هم، این مشاهدات مکمل به ما اجازه می‌دهند تا مدل‌های رقیب ستارگان را به روش‌هایی آزمایش کنیم که قبلا ممکن نبود.

دانشمندان یافته های خود را در یکی از شش مقاله ای که همکاری Megatron در 30 سپتامبر در The Open Journal of Astrophysics منتشر کرد، شرح دادند.

مونتاژ کهکشان راه شیری

شبیه سازی این تیم 180 میلیون سال پس از انفجار بزرگ آغاز می شود، زمانی که جهان خالی از ستاره ها و کهکشان ها است و تنها گاز بکر در خود دارد. با سپری شدن 2 میلیارد سال آینده، این مدل نحوه روشن شدن اولین ستارگان جهان تاریک و آغاز "سپیده دم کیهانی" را نشان می دهد که در نهایت به مرگ خشونت آمیز آن ستارگان ختم می شود. با مرگ، ستارگان عناصر سنگین تازه ساخته شده مانند کربن، اکسیژن و آهن را در گاز اطراف پخش می کنند و بلوک های ساختمانی برای ستارگان و سیارات آینده می گذارند.

نمایی شبیه سازی شده از آنچه کهکشان راه شیری ممکن است 12 میلیارد سال پیش به نظر می رسید. نوارهای نور بقایای یک برخورد کهکشانی هستند، یکی از هزاران ادغام که مطالعه جدید می گوید کهکشان ما را ساخته است. (اعتبار تصویر: همکاری هارلی کاتز/MEGATRON) شبیه سازی 2 میلیارد سال پس از بیگ بنگ به پایان می رسد، اما ادغام کهکشان راه شیری مدت ها پس از این نقطه ادامه یافت و دانشمندان هنوز در حال کشف آثاری از کهکشان های کوچکی هستند که به آن پیوسته اند. جدیدترین ادغام عظیم، با کهکشان کوتوله کمان، بیش از 6 میلیارد سال پیش آغاز شد و هنوز در حال گسترش است.

داستان های مرتبط

«اخترشناسان باید تخمین‌ها را اصلاح کنند»: کهکشان راه شیری ممکن است بزرگ‌تر، سنگین‌تر و کج‌تر از آن چیزی باشد که می‌دانستیم

راه شیری چگونه شکل گرفت؟

ستاره شناسان آب را در محیط خشن نزدیک سیاهچاله راه شیری پیدا کردند - عکس فضایی هفته

نتایج شبیه‌سازی به دانشمندان کمک می‌کند تا درک کنند که چگونه پارامترهای فیزیک خاصی بر جهان اولیه تأثیر می‌گذارند و مشاهدات JWST را با مدل‌های رایانه‌ای بهتر تطبیق دهند. اما همچنین زمینه هایی را که نیاز به مطالعه بیشتر دارند برجسته می کند.

"اما چیزهایی نیز وجود دارد که به درستی انجام نمی دهیم، که جالب است - چه بخش هایی را هنوز از دست می دهیم؟" کاتز در این بیانیه گفت. "این می تواند شما را به سمت مسیرهای جدید و سوالات جدید هدایت کند."

اعضای تیم مگاترون در بریتانیا اکنون در حال توسعه نسل بعدی شبیه‌سازی‌ها با پشتیبانی زمان اختصاصی در ابررایانه‌های این کشور هستند. به گفته محققان، این شبیه‌سازی‌ها شامل فیزیک پیچیده‌تر مانند سیاه‌چاله‌های فعال است که JWST نشان داده است که به‌طور شگفت‌آوری در جهان اولیه رایج است.

چقدر کهکشان خانه ما را می شناسید؟ با مسابقه راه شیری ما پیدا کنید!