ستاره‌های مرموز «شبح» که میلیاردها سال در اطراف سرگردان هستند

به گزارش گروه دانش و فناوری خبرگزاری آنا به نقل از وبگاه (سای تک دیلی)، ستاره‌های متعددی در خوشه‌های غول پیکر صد‌ها یا هزاران کهکشان وجود دارند که مانند ارواح گمشده در میان کهکشان‌ها سرگردان هستند و مه شبح مانندی از نور ساطع می‌کنند. این ستاره‌ها از نظر گرانشی به هیچ کهکشانی در یک خوشه متصل نیستند. بررسی اخیر مادون قرمز توسط تلسکوپ فضایی هابل نشان می‌دهد که این ستارگان میلیارد‌ها سال است که در اطراف سرگردان بوده اند و نتیجه فعالیت‌های اخیر در این خوشه نیست که آن‌ها را از کهکشان‌های معمولی خارج کند.

در برنامه تلویزیونی علمی تخیلی دهه ۱۹۶۰ «گمشده در فضا»، خانواده کوچکی از مستعمره‌نشینان احتمالی سیاره‌ای از مسیر خود خارج شدند و در کهکشان ما گم شدند. اما وقتی صحبت از اکتشافات تلسکوپ فضایی هابل به میان می‌آید، حقیقت عجیب‌تر از خیال است. به لطف هابل، اخترشناسان اکنون درباره کل خانواده‌های ستارگان - و احتمالاً منظومه‌های سیاره‌ای آن‌ها - می‌دانند که حتی یک کهکشان برای نامیدن خانه ندارند. ما درون کهکشان پراکنده راه شیری، امپراتوری ستارگان قرار داریم.

اما ستاره‌های زیادی در داخل خوشه‌های غول پیکر صد‌ها یا هزاران کهکشان سرگردان هستند. این ستارگان از نظر گرانشی به هیچ کهکشانی در یک خوشه متصل نیستند. آسمان شب برای هر ساکنی که به دور خورشید مادرش می‌چرخد، سیاه جوهری و بدون ستاره به نظر می‌رسد، به جز درخشش ملایم ضعیف کهکشان‌های همسایه که در آسمان موج می‌زند.

در مجموع، درخشش کم نور پراکنده از این ستارگان سرگردان، پس‌زمینه‌ای به نام نور درون خوشه‌ای را تشکیل می‌دهد که شواهدی است که آن‌ها در اطراف کمین کرده‌اند. اگرچه اولین سرنخ‌ها در سال ۱۹۵۱ به دست آمد، هابل می‌تواند به راحتی این نور را تشخیص دهد، حتی اگر ۱/۱۰۰۰۰ درخشش آسمان شب باشد که از تلسکوپ‌های زمینی دیده می‌شود. میلیارد‌ها سال پیش کهکشان‌ها کوچک‌تر از امروز بودند و احتمالاً به‌دلیل کشش گرانشی ضعیف‌تر، ستاره‌ها را به راحتی می‌ریزند. (سرعت فرار از راه شیری ما بیش از ۱ میلیون مایل در ساعت است). درک منشأ نور درون خوشه‌ای می‌تواند به اخترشناسان بینش جدیدی در مورد تاریخچه مونتاژ کل خوشه‌های کهکشانی بدهد.

ستاره‌های متعددی در خوشه‌های غول پیکر صد‌ها یا هزاران کهکشان وجود دارند که مانند ارواح گمشده در میان کهکشان‌ها سرگردان هستند و مه شبح مانندی از نور ساطع می‌کنند. این ستاره‌ها از نظر گرانشی به هیچ کهکشانی در یک خوشه متصل نیستند. بررسی اخیر مادون قرمز توسط تلسکوپ فضایی هابل نشان می‌دهد که این ستارگان میلیارد‌ها سال است که در اطراف سرگردان بوده اند و نتیجه فعالیت‌های اخیر در این خوشه نیست که آن‌ها را از کهکشان‌های معمولی خارج کند.

در برنامه تلویزیونی علمی تخیلی دهه ۱۹۶۰ «گمشده در فضا»، خانواده کوچکی از مستعمره‌نشینان احتمالی سیاره‌ای از مسیر خود خارج شدند و در کهکشان ما گم شدند. اما وقتی صحبت از اکتشافات تلسکوپ فضایی هابل به میان می‌آید، حقیقت عجیب‌تر از خیال است. به لطف هابل، اخترشناسان اکنون درباره کل خانواده‌های ستارگان - و احتمالاً منظومه‌های سیاره‌ای آن‌ها - می‌دانند که حتی یک کهکشان برای نامیدن خانه ندارند. ما درون کهکشان پراکنده راه شیری، امپراتوری ستارگان قرار داریم. اما ستاره‌های زیادی در داخل خوشه‌های غول پیکر صد‌ها یا هزاران کهکشان سرگردان هستند.

این ستارگان از نظر گرانشی به هیچ کهکشانی در یک خوشه متصل نیستند. آسمان شب برای هر ساکنی که به دور خورشید مادرش می‌چرخد، سیاه جوهری و بدون ستاره به نظر می‌رسد، به جز درخشش ملایم ضعیف کهکشان‌های همسایه که در آسمان موج می‌زند.

در مجموع، درخشش کم نور پراکنده از این ستارگان سرگردان، پس‌زمینه‌ای به نام نور درون خوشه‌ای را تشکیل می‌دهد که شواهدی است که آن‌ها در اطراف کمین کرده‌اند. اگرچه اولین سرنخ‌ها در سال ۱۹۵۱ به دست آمد، هابل می‌تواند به راحتی این نور را تشخیص دهد، حتی اگر ۱/۱۰۰۰۰ درخشش آسمان شب باشد که از تلسکوپ‌های زمینی دیده می‌شود.

میلیارد‌ها سال پیش کهکشان‌ها کوچک‌تر از امروز بودند و احتمالاً به‌دلیل کشش گرانشی ضعیف‌تر، ستاره‌ها را به راحتی می‌ریزند. (سرعت فرار از راه شیری ما بیش از ۱ میلیون مایل در ساعت است). درک منشأ نور درون خوشه‌ای می‌تواند به اخترشناسان بینش جدیدی در مورد تاریخچه مونتاژ کل خوشه‌های کهکشانی بدهد.

تلسکوپ فضایی هابل نشان می‌دهد که نور شبح در میان کهکشان‌ها در زمان به عقب کشیده شده است

در خوشه‌های غول پیکر متشکل از صد‌ها یا هزاران کهکشان، ستارگان بی شماری مانند روح‌های گمشده در میان کهکشان‌ها سرگردان هستند و مه شبح مانندی از نور ساطع می‌کنند. این ستارگان از نظر گرانشی به هیچ کهکشانی در یک خوشه متصل نیستند.

سوال آزاردهنده اخترشناسان این بوده است: چگونه ستارگان در وهله اول تا این حد در سراسر خوشه پراکنده شدند؟ چندین نظریه رقیب شامل این احتمال است که ستارگان از کهکشان‌های یک خوشه خارج شده اند، یا پس از ادغام کهکشان‌ها به اطراف پرتاب شده اند، یا در اوایل سال‌های شکل گیری یک خوشه، میلیارد‌ها سال پیش وجود داشته اند.

بررسی اخیر مادون قرمز از تلسکوپ فضایی هابل ناسا، که به دنبال این به اصطلاح "نور درون خوشه ای" بود، نور جدیدی را بر این راز می‌افکند. مشاهدات جدید هابل نشان می‌دهد که این ستارگان میلیارد‌ها سال است که در اطراف سرگردان بوده اند و محصول فعالیت دینامیکی جدیدتر در یک خوشه کهکشانی نیستند که آن‌ها را از کهکشان‌های معمولی خارج کند.

این بررسی شامل ۱۰ خوشه کهکشانی در فاصله نزدیک به ۱۰ میلیارد سال نوری بود. این اندازه‌گیری‌ها باید از فضا انجام شود، زیرا نور ضعیف درون خوشه‌ای ۱۰۰۰۰ برابر کم‌تر از آسمان شب است که از زمین دیده می‌شود.

این بررسی نشان می‌دهد که کسر نور درون خوشه‌ای نسبت به کل نور در خوشه ثابت می‌ماند و به میلیارد‌ها سال پیش در زمان نگاه می‌کند. جیمز جی از دانشگاه یونسی در سئول، کره جنوبی گفت: «این بدان معناست که این ستارگان قبلاً در مراحل اولیه شکل‌گیری خوشه بی‌خانمان بودند. نتایج او در شماره ۵ ژانویه مجله Nature منتشر شد.

تصویری از خوشه‌های کهکشانی MOO J۱۰۱۴+۰۰۳۸ (پانل سمت چپ) و SPT-CL J۲۱۰۶-۵۸۴۴ (پانل سمت راست) که توسط دوربین میدان عریض ۳ هابل با کلید رنگی، فلش‌های قطب‌نما و نوار مقیاس برای مرجع ثبت شده است.این تصویر طول موج‌های نزدیک به فروسرخ نور را نشان می‌دهد. کلید رنگی نشان می‌دهد که از کدام فیلتر‌ها هنگام جمع آوری نور استفاده شده است. رنگ نام هر فیلتر رنگی است که برای نشان دادن طول موجی که از آن فیلتر می‌گذرد استفاده می‌شود.

گرافیک قطب نما به جهت گیری جسم روی کره آسمانی اشاره می‌کند. شمال به قطب سماوی شمال اشاره می‌کند که نقطه ثابتی در آسمان نیست، اما در حال حاضر در نزدیکی ستاره قطبی، در صورت فلکی دب صغیر قرار دارد. مختصات آسمانی مشابه نقشه زمینی است، اگرچه شرق و غرب جابجا می‌شوند، زیرا ما به جای پایین به بالا نگاه می‌کنیم.

نوار مقیاس با سال نوری (ly) و پارسک (Pc) برچسب گذاری شده است. سال نوری مسافتی است که نور در یک سال زمینی طی می‌کند. (۱۰۰۰۰۰ سال طول می‌کشد تا نور مسافتی برابر با طول میله را طی کند.) یک سال نوری برابر با ۵.۸۸ تریلیون مایل یا ۹.۴۶ تریلیون کیلومتر است. پارسک همچنین اندازه گیری طول یا فاصله است. عرض یک پارسک تقریباً ۳.۲۶ سال نوری است.توجه داشته باشید که فاصله بر حسب سال نوری و پارسک نشان داده شده در این نوار مقیاس برای خوشه کهکشانی اعمال می‌شود، نه برای اجرام پیش زمینه یا پس زمینه.

هنگامی که یک کهکشان در فضای بین کهکشان‌ها از میان مواد گازی در فضای بین کهکشان‌ها حرکت می‌کند، ستاره‌ها می‌توانند در خارج از محل تولد کهکشانی‌شان پراکنده شوند، همانطور که به دور مرکز خوشه می‌چرخد. در این فرآیند، کشیدن گاز و گرد و غبار را از کهکشان خارج می‌کند. با این حال، بر اساس بررسی جدید هابل، جی این مکانیسم را به عنوان علت اصلی تولید ستاره درون خوشه‌ای رد کرد. این به این دلیل است که اگر استریپینگ بازیکن اصلی باشد، کسر نور درون خوشه‌ای در طول زمان افزایش می‌یابد. اما در داده‌های جدید هابل که کسر ثابتی را در طول میلیارد‌ها سال نشان می‌دهد، اینطور نیست.

ما دقیقاً نمی‌دانیم چه چیزی آن‌ها را بی خانمان کرده است. تئوری‌های کنونی نمی‌توانند نتایج ما را توضیح دهند، اما به نوعی در جهان اولیه در مقادیر زیادی تولید شده‌اند. در سال‌های اولیه شکل‌گیری‌شان، کهکشان‌ها ممکن است بسیار کوچک بوده باشند و به‌دلیل درک ضعیف‌تر گرانشی، به راحتی از ستارگان خارج می‌شوند.

هیونجین جو از دانشگاه یونسی، نویسنده اول، می‌گوید: اگر منشأ ستارگان درون خوشه‌ای را بفهمیم، به ما کمک می‌کند تا تاریخچه مونتاژ یک خوشه کهکشانی کامل را درک کنیم، و آن‌ها می‌توانند به عنوان ردیاب‌های قابل مشاهده ماده تاریکی که خوشه را در بر گرفته اند، عمل کنند. از کاغذ ماده تاریک داربست نامرئی جهان است که کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی را در کنار هم نگه می‌دارد.

اگر ستارگان سرگردان از طریق یک بازی پین بال نسبتاً اخیر در میان کهکشان‌ها تولید شده باشند، زمان کافی برای پراکندگی در کل میدان گرانشی خوشه را ندارند و بنابراین توزیع ماده تاریک خوشه را ردیابی نمی‌کنند. اما اگر ستارگان در سال‌های اولیه خوشه متولد شده باشند، به طور کامل در سراسر خوشه پراکنده خواهند شد. این به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا از ستاره‌های سرگردان برای ترسیم توزیع ماده تاریک در سراسر خوشه استفاده کنند.

این تکنیک جدید و مکمل روش سنتی نقشه برداری ماده تاریک با اندازه گیری چگونگی تاب برداشتن نور از اجسام پس زمینه توسط کل خوشه به دلیل پدیده‌ای به نام عدسی گرانشی است.

نور درون خوشه‌ای برای اولین بار در خوشه کهکشانی کما در سال ۱۹۵۱ توسط فریتز زویکی شناسایی شد که گزارش داد یکی از جالب‌ترین اکتشافات او مشاهده ماده بین کهکشانی درخشان و کم نور در این خوشه بود. از آنجایی که خوشه کما، حاوی حداقل ۱۰۰۰ کهکشان، یکی از نزدیکترین خوشه‌ها به زمین (۳۳۰ میلیون سال نوری) است، Zwicky توانست نور شبح را حتی با یک تلسکوپ ۱۸ اینچی متوسط ​​تشخیص دهد.

توانایی و حساسیت تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا به فروسرخ نزدیک، جستجوی ستارگان درون خوشه‌ای را تا حد زیادی در اعماق کیهان گسترش می‌دهد و بنابراین باید به حل این معما کمک کند.