کشف یک خوشه کهکشانی هیولاپیکر در دوردست های فضا و زمان

* اخترشناسان دسته ای غول پیکر از کهکشان ها را در بخشی بسیار دوردست از کیهان یافته اند. این خوشه ی کهکشانی که ۸.۵ میلیارد سال از زمین دور است، پرجرم ترین ساختاریست که تاکنون در چنین فاصله های دوری یافته شده.

خوشه های کهکشانی همایش هایی از هزاران کهکشانند که نیروی گرانش، آن ها را در کنار هم گرد آورده و هر یک میلیاردها ستاره در بر دارند. خوشه های کهکشانی با گذشت زمان عضوهای تازه ای به دست می آورند و در نتیجه بزرگ و بزرگ تر می شوند.

رشد و دگرگونی این خوشه ها در گذر زمان چگونه بوده؟ میلیاردها سال پیش به چه شکلی دیده می شدند؟ برای یافتن پاسخ این پرسش ها، اخترشناسان به گذشته و روزگار جوانی کیهان برگشتند. از آن جایی که زمان می برد تا نور به ما برسد، ما اجرام بسیار دور را به شکلی که در گذشته بوده اند می بینیم. برای نمونه، این خوشه ی نویافته که به نام "جرم بزرگ فراچگال J1142+1527" یا MOO J1142+1527 نامیده شده را به شکلی می بینیم که ۸.۵ میلیارد سال پیش بوده، بسیار پیش از پیدایش زمین.

نوری که در این عکس از خوشه ی کهکشانی MOO J1142+1527 می بینید، ۸.۵ میلیارد سال پیش از آن جدا شده بوده. کهکشان های سرخ در مرکز تصویر، قلب این خوشه را تشکیل داده اند. این عکس رنگی از همگذاری چندین طول موج درست شده: فروسرخ از تلسکوپ اسپیتزر به رنگ سرخ، فروسرخ-نزدیک و نور دیدنی از تلسکوپ جمینی به رنگ های آبی و سبز، و امواج رادیویی از آرایه ی کارما به رنگ ارغوانی. خوشه های کهکشانی به جز کهکشان، ذخیره هایی از گاز داغ با دماهای ده ها میلیون درجه ی سانتیگراد/کلوین هم در بر دارند. آرایه ی کارما برای آشکارسازی همین گاز به کار رفت و بدین ترتیب جرم خوشه را اندازه گرفت. تصویر بسیار بزرگ تر (۲۱ مگ)

نور کهکشان های دوردست تا به چشم ما برسد، در اثر گسترش (انبساط) فضا کش می آید و طول موجش بلندتر و فروسرخ می شود [پدیده ی سرخگرایی یا انتقال به سرخ]. اینجاست که نیاز به کمک دو تلسکوپ ناسا یعنی کاوشگر پیمایشی میدان-گسترده ی فروسرخ (وایز، WISE) و تلسکوپ فضایی اسپیتزر پیدا می کنیم.

برای تلسکوپ های فروسرخ، دیدن کهکشان های دوردست مانند چیدن گیلاس های رسیده از درخت است. این کهکشان ها در تصاویر فروسرخِ تلسکوپ اسپیتزر مانند نقطه هایی سرخ دیده می شوند، در حالی که کهکشان های نزدیک تر رنگی سفید دارند. اخترشناسان برای یافتن نامزهایی برای خوشه های کهکشانی دوردست، نخست به سراغ کاتالوگ تلسکوپ WISE رفتند. این تلسکوپ در عکس هایی که از ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۱ از سرتاسر آسمان گرفته، صدها میلیون جرم را فهرست بندی کرده است.

آن ها سپس به کمک تلسکوپ اسپیتزر و در پروژه ای به نام "خوشه های بزرگ و دوردست در پیمایش وایز" یا MaDCoWS، شمار ۲۰۰ مورد از جالب ترینِ این اجرام را برگزیدند. اسپیتزر نمی تواند مانند وایز همه ی آسمان را بررسی کند، ولی جزییات بیشتری را می تواند ببیند.

آنتونی گونزالز از دانشگاه فلوریدا در گینزویل می گوید «این همکاری اسپیتزر و وایز است که به ما اجازه می دهد از میان یک چهارم میلیارد جرم، بزرگ ترین خوشه ی کهکشانی آسمان را بیابیم.» گونزالز نویسنده ی اصلی پژوهشنامه ایست که در این باره در شماره ی ۲۰ اکتبر نشریه ی Astrophysical Journal Letters منتشر شد.

خوشه ی MOO J1142+1527 خود را به عنوان یکی از بزرگ ترین ها در این تصاویر آشکار کرد.

اخترشناسان برای اندازه گیری فاصله ی این خوشه، از رصدخانه های W.M کک و جمینی در موناکی هاوایی کمک گرفته و این فاصله را ۸.۵ میلیارد سال نوری برآورد کردند. آن ها سپس با بهره از داده های به دست آمده از تلسکوپ های آرایه ی ترکیبی برای پژوهش در اخترشناسی طول موج میلیمتری (کارما، CARMA) نزدیک اوونز ولی کالیفرنیا، توانستند جرم این خوشه را یک کوادریلیون برابر خورشید تعیین کنند- که در نتیجه این پرجرم ترین خوشه ی شناخته شده در دوردست های فضا و زمان خواهد بود.

بر پایه ی برآوردهای دانشمندان، MOO J1142+1527 شاید یکی از انگشت شمار خوشه هایی به این پرجرمی باشد که در جوانی کیهان وجود داشتند.

پیتر آیزنهارت، یکی دیگر از نویسندگان پژوهش، و دانشمند پروژه ی وایز در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در پاسادنای کالیفرنیا می گوید: «بر پایه ی شناخت ما از چگونگی رشد خوشه های کهکشانی از آغاز کیهان، این خوشه می بایست یکی از پنج خوشه ی پرجرم آن روزگار باشد.»

این گروه بر آنست تا در سال آینده با کمک اسپیتزر، بیش از ۱۷۰۰ نامزد خوشه ی کهکشانی دیگر را غربالگری کرده و بزرگ ترینشان را بیابد.

گونزالز می گوید: «همین که پرجرم ترین خوشه ها را یافتیم، می توانیم شیوه ی دگرگونی و رشد کهکشان ها در این محیط های افراطی را بررسی کنیم.»

واژه نامه:

NASA - Spitzer Space Telescope - Wide-field Infrared Survey Explorer - WISE - galaxy cluster - star - Massive Overdense Object J1142+1527 - Earth - infrared - wavelength - cherry tree - Massive and Distant Clusters of WISE Survey - MaDCoWS - Anthony Gonzalez - Astrophysical Journal Letters - MOO J1142+1527 - W.M. Keck - Gemini Observatory - Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy - CARMA - galaxy - Peter Eisenhardt - NASA - Jet Propulsion Laboratory

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان