سرآغاز پیدایش کهکشان راه شیری احتمالا با تصور قبلی ما تفاوت دارد

گذار بین کهکشانی پدیده‌ ای است که منجر به انتقال ماده از کهکشانی به کهکشان دیگر می‌ شود. بنابراین ممکن است بخشی از اجرام موجود در راه شیری و مواد تشکیل‌ دهنده‌ی آن‌ ها از کهکشان دیگری آمده باشند.

فیزیکدانان نجومی دانشگاه نورث وسترن در اولین تحلیل از نوع خود، کشف کرده‌ اند که بر خلاف دانش استاندارد فعلی ما، ممکن است تقریبا نیمی از ماده‌ی موجود در کهکشان راه شیری از کهکشان‌ های راه دور آمده باشد. در نتیجه، احتمالا هر کدام از ما از بخشی از ماده‌ی فراکهکشانی تشکیل شده‌ ایم.

کهکشان‌ های نزدیک با گذار احتمالی میان کهکشانی: این تصویر کهکشان‌ های M81 (سمت راست پائین) و M82 (سمت راست بالا) را نشان می‌ دهد، یک زوج کهکشان نزدیک که ممکن است «گذار بین کهکشانی» در آن‌ ها رخ داده باشد. گاز استخراج شده از انفجارهای سوپرنوا در M82 می‌توانند در فضا حرکت کرده و در نهایت در رشد M81 تأثیر داشته باشند. منبع عکس :Fred Herrmann

تیم تحقیقاتی با استفاده از شبیه‌سازی‌های سوپرکامپیوتری به یک وضعیت جدید و غیرمنتظره در مورد نحوه‌ی دستیابی به ماده در کهکشان‌هایی مثل راه شیری رسیدند: گذار بین کهکشانی. شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که انفجارهای سوپرنوا مقدار زیادی گاز از کهکشان‌ها خارج می‌کنند و همین مسئله باعث می‌شود اتم‌ها از طریق بادهای کهکشانی از یک کهکشان به کهکشان دیگر منتقل شوند. گذار بین کهکشانی یک پدیده‌ی جدید است و شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که در درک به وجود آمدن کهکشان‌ها بسیار ضروری است.

دنیل انجلز آلکازار، دارنده‌ی پست‌دکترا در مرکز اخترفیزیکی شمال غربی CIERA (مرکز تحقیقات و اکتشاف میان‌رشته‌ای اخترفیزیک» که سرپرستی مطالعه را به عهده داشت، می‌گوید:«با توجه به این‌که چه میزان ماده از کهکشان‌های دیگر در شکل گیری ما سهم داشته است، می‌توانیم خود را به عنوان مسافرین فضایی یا مهاجرین فراکهکشانی درنظر بگیریم. همچنین ممکن است بیشتر ماده‌ی کهکشان راه شیری قبل از انتقال از طریق یک باد قدرتمند، در کهکشان‌های دیگر بوده  که فضای کهکشانی را طی کرده و در نهایت خانه‌ی جدید خود را در راه شیری پیدا کرده است.»

کهکشان‌ها از یکدیگر فاصله دارند، بنابراین اگرچه بادهای کهکشانی با سرعت صدها کیلومتر در ثانیه منتشر می‌شوند، این فرآیند در طول بیش از چند میلیارد سال رخ می‌دهد.

پروفسور کلاود – آندره فاچر گیگوئر و تیم تحقیقاتی او همراه با همکارانی از پروژه‌ی FIRE («بازخورد در محیط‌های واقعی» )، به توسعه‌ی شبیه‌سازی‌های عددی پیچیده پرداخته است که مدل‌های سه‌بعدی و واقع‌گرا از کهکشان‌ها را بر اساس شکل‌گیری کهکشان بعد از بیگ‌بنگ تا امروز، تولید کرده‌اند. سپس انجلز آلکازار به توسعه‌ی الگوریتم‌های پیشرفته‌ برای استخراج داده‌ها و توصیف نحوه‌ی دستیابی کهکشان‌ها به ماده از کیهان پرداخت.

این مطالعه که به چند میلیون ساعت محاسبات پیوسته نیاز دارد، ۲۶ جولای (۲۷ جولای در بریتانیا) توسط Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شد.

 فاچر گیگوئر، مؤلف مشترک مطالعه و استادیار فیزیک و ستاره‌شناسی دانشکده‌ی هنر و علوم وینبرگ می‌گوید «این مطالعه درک ما از شکل‌گیری کهکشان‌ها از زمان بیگ بنگ را متحول می‌کند».

جریان‌های پیچیده‌ی ماده

فاچر می‌گوید «وضعیت جدید نشان می‌دهد که تا نیمی از اتم‌های اطراف ما – شامل منظومه‌ی شمسی، اتم‌های رو زمین و هرکدام از ما – از کهکشان خود نیامده‌اند بلکه از کهکشان‌هایی آمده‌اند که تا یک میلیون سال نوری از ما فاصله‌ دارند».

با ردیابی جزئیات، جریان‌های پیچیده از ماده در شبیه‌سازی‌ها، تیم تحقیقاتی جریان‌های گازی کهکشان‌های کوچکتر به کهکشان‌های بزرگتر از جمله راه شیری را کشف کردند که ستاره‌ها در آن‌ها از گاز تشکیل شده‌اند. این گذار جرم از طریق بادهای کهکشانی می‌تواند تا پنجاه درصد ماده را در کهکشان‌های بزرگتر تشکیل دهد.

 آنجلز آلکازر، مؤلف همکار در مطالعه می‌گوید «ما در شبیه‌سازی‌ها قادر به ردیایی منشأ ستاره‌ها در کهکشان‌های شبه راه شیری بودیم و تعیین کردیم که آیا ستاره‌ها از ماده‌ی درون کهکشانی شکل گرفته‌اند یا از گازهای موجود در کهکشان‌های دیگر تشکیل شده‌اند».

ستاره‌ها در یک کهکشان مجاور هم هستند: مجموعه‌ی بزرگی از ستاره‌ها دورتادور یک مرکز مشترک جرمی می‌چرخند. پس از انفجار بیگ بنگ ۱۴ میلیارد سال پیش، کیهان مملو از یک گاز یکپارچه شد – هیچ ستاره یا کهکشانی وجود نداشت.  اما انحراف‌های گازی کوچکی هم وجود داشتند،و این انحراف‌ها با نیروی جاذبه رشد کردند و در نهایت ستاره‌ها و کهکشان‌ها را شکل دادند. پس از تشکیل کهکشان‌ها، هر کدام هویت خود را داشتند.

 فاچر گیگوئر، عضو CIERA می‌گوید «منشأ شکل گیری ما آنقدر هم که فکر می‌کردیم محلی نبودند». « این مطالعه درکی از ارتباط اشیای اطراف ما با اشیای دوردست در آسمان ایجاد می‌کند.»

 به گفته‌ی محققان یافته‌ها یک مسیر جدید تحقیقاتی را در درک تشکیل کهکشان‌ها شکل می‌دهند، و حالا می‌توان پیشگویی گذار بین کهکشانی را تست کرد. تیم شمال غربی برای همکاری با ستاره‌شناسان عینی برنامه‌ریزی می‌کند که با تلسکوپ فضایی هابل و ناظران مستقر زمین برای تست پیشگویی‌های شبیه‌سازی کار می‌کنند.

شبیه‌سازی‌ها با استفاده از امکانات ابَرمحاسباتی بخش کشف مهندسی و علوم کرانی و همچنین خوشه‌ی کامپیوتری Quest اجرا و تحلیل شدند.

عنوان مطالعه «چرخه‌ی کیهانی باریون و تجمع جرم کهکشانی در شبیه‌سازی‌های FIRE است».