اختر شناسان ايرانى موفق به کشف پر جرم ترين کهکشان فسيلى شدند
در حالى که رسانهها و خبرگزارىهاى جهان چندى پيش از کشف شگفتانگيز کهکشان...
در حالى که رسانهها و خبرگزارىهاى جهان چندى پيش از کشفشگفتانگيز کهکشان «نوزاد» در فاصله 10 ميليارد سال نورى زمين توسط «دکتر بهراممبشر» - اخترشناس برجسته ايرانى - و همکارانش در مؤسسه تلسکوپ فضايى «هابل» درآمريکا خبر دادند، در آن سوى اقيانوس و در قلب اروپا، اخترشناس ايرانى ديگرى در بخشاخترفيزيک و تحقيقات فضايى دانشگاه «بيرمنگام» انگلستان و همکارانش موفق به شناسايىنزديکترين «فسيل کهکشانى» در فاصله 165 ميليون سال نورى زمين شده اند. دکتر حبيب خسروشاهى، استاد وپژوهشگر جوان ايرانى که حدود چهار سال پيش پس از اتمام تحصيلات دکترى در «مرکزتحصيلات تکميلى در علوم پايه زنجان» به عضويت هيات علمى دانشگاه «بيرمنگام» انگلستان درآمده، به عنوان پژوهشگر اصلى گروه تحقيقات کهکشانهاى فسيلى اين دانشگاهکه از معتبرترين و فعالترين گروههاى پژوهشى در اين زمينه در دنياست، نقش کليدى دريافتههاى اخير اين گروه از جمله شناسايى نزديکترين و پرجرمترين کهکشانهاى فسيلىو چند کهکشان فسيلى ديگر و نظريههاى بديع ارائه شده در زمينه اين گروههاى کهکشانىداشته و تحقيقات اخير وى بازتاب وسيعى در محافل و رسانههاى علمى جهان داشته است. اين دانشمند ايرانى و همکارانش به تازگى مطالعه چهار فسيل کهکشانى را به پايانبردهاند که نتايج اين تحقيقات که تاييدى بر يافتههاى جالب توجه و جنجالى گذشتهآنها درباره ساختار و ويژگىهاى کهکشانهاى فسيلى است طى هفتههاى اخير اعلاممىشود. دکتر حبيب خسروشاهى، استاد جوان دانشگاه «بيرمنگام» در سال 1350 در تبريزبه دنيا آمده و تحصيلات کارشناسى خود را در رشته فيزيک در دانشگاه تبريز و مقطعکارشناسى ارشد و دکترى اين رشته را در مرکز تحصيلات تکميلى در علوم پايه زنجان بهپايان رسانده است. وى پس از اتمام تحصيلات دکترى به مدت يک سال فعاليتهاى پژوهشىخود را در مرکز تحصيلات تکميلى در علوم پايه زنجان ادامه داده و پس از آن بهدانشگاه «بيرمنگام» رفته و در حال حضور به عنوان عضو هيات علمى عمده فعاليت خود رابه پژوهش در حوزه نجوم فراکهکشانى متمرکز کرده است. زمينههاى اصلى تحقيقات دکترخسروشاهى، بررسى کهکشانهاى گروهها و خوشههاى کهکشانى، روند تشکيل و تحول آنها وارتباط ساختار کهکشانها با محيط پيرامون آنها (گاز يا ماده ميان کهکشانى درخوشههاى کهکشانى) است. دکتر خسروشاهى در گفتوگويى تلفنى با خبرنگار «علمى ـپژوهشى» خبرگزارى دانشجويان ايران (ايسنا) درباره فعاليتهاى تحقيقاتيش گفت: در حالحاضر در زمينه چند طرح پژوهشى کار مىکنم که يکى از آنها مطالعه ارتباط کهکشان باگروههاى کهکشانى و بررسى تفاوت احتمالى ساختار کهکشانهاى منفرد با کهکشانهايىاست که در خوشهها يا گروههاى کهکشانى هستند . نتايج اين تحقيقات مىتواند به ماکمک کند که دريابيم آيا کهکشانهايى که در خوشهها و گروههاى مختلف رصد مىکنيم درهمان جا تشکيل شدهاند يا اين که در محل ديگرى ايجاد شده و سپس به محل فعلىرسيدهاند. البته عمده تحقيقات من صرف مطالعه گروههاى کهکشانى فسيلى مىشود. ايناختر فيزيکدان ايرانى خاطر نشان کرد: فسيلها، گروههاى کهکشانى با قدمت بسيارطولانى ـ در مقايسه با عمر ساير گروههاى کهکشانى ــ هستند که کهکشانهاى آن فرصتکافى براى اندرکنش و برخورد با يکديگر را داشتهاند به طورى که کهکشانى بزرگ راتشکيل دادهاند که توانسته کهکشانهاى مجاور خود را نيز در برگيرد و در نهايت گروهکهکشانى بسيار درخشانى را تشکيل داده است. دکتر خسروشاهى در تشريح روند اندرکنشکهکشانها اظهار داشت: بسيارى از کهکشانهايى که در عالم مشاهده مىکنيم در گروهها (مجموعههاى) کهکشانى قرار دارند و به اين ترتيب اين فرصت را دارند که برهمکنشهاو برخوردهايى با هم انجام دهند که مىتواند ساختار اين کهکشانها را دچار تغييراتجدى کند؛ مثلا، برخى از کهکشانهايى «بيضى گون» ــ و نه همه آنهاــ از برخوردکهکشانهاى مارپيچ به وجود آمدهاند. اگر کهکشانهاى يک گروه فرصت کافى داشتهباشند، بيشتر کهکشانهاى درخشان گروه با هم ادغام شده و يک کهکشان، بسيار درخشان راتشکيل مىدهند که اصطلاحا به «غول بيضى گون» موسوم است؛ ولى کهکشانهاى کوچکتر اينگروهها ــ کوتولههاــ که به دليل جرم و ساختار کوچکشان اصطحکاک ديناميکى چندانىبا کهکشانهاى بزرگتر ندارند عمدتا در اين بر هم کنشها وارد نمىشوند. استاد وپژوهشگر اخترفيزيک دانشگاه «بيرمنگام» در ادامه با اشاره به اين که اعضاى گروههاىکهکشانى با هالهاى از گاز داغ ميان کهکشانى پوشيده شدهاند، خاطر نشان کرد: اندرکنشهاى چندتايى که بين کهکشانهاى درخشان گروههاى کهکشانى صورت مىگيرد،تغيير چندانى در ماده ميان کهکشانى ايجاد نمىکند ولى ممکن است آزاد شدن برخى مواداز داخل کهکشانها بر اثر اين بر هم کنشها، ميزان فلزيت ماده بين کهکشانى را دچارتغيير کند. تمام اين برهمکنشها را مىتوان تا حدودى با شبيهسازىهاى رايانهيىبررسى کرد. وى با بيان اين که اين قبيل بر هم کنشها در تمام گروهها و خوشههاىکهکشانى از جمله کهکشان «راه شيرى» اتفاق مىافتد، به ايسنا گفت: کهکشان ما جزوگروه موضعى است و با کهکشانهاى مجاور از جمله کهکشان مارپيچ «آندرومگا» کهنزديکترين کهکشان بزرگ در همسايگى آن است اندرکنش دارد؛ البته از آنجا کهکهکشانهاى «راه شيرى» و «آندرومگا» چندان به هم نزديک نشدهاند، اندرکنش بين آنهاآنقدر شديد نيست که بتواند ساختار دو کهکشان را به هم بريزد. دکتر خسروشاهى بابيان اين که هر چه گروه کهکشانى کوچکتر باشد اندرکنشها بيشتر و موثرتر است، خاطرنشان کرد: در خوشههاى غنى کهکشانى که صدها هزار کهکشان دارند، کهکشانها با سرعتبسيار زياد ــ نزديک به 1000 کيلومتر بر ثانيه ــ از کنار يکديگر عبور مىکنند؛بنابراين امکان اندرکنش مؤثر بين آنها نيست. پژوهشگر ايرانى دانشگاه «بيرمنگام» درادامه با اشاره به اين که فسيلها گروههايى کهکشانى هستند که در اثر اين قبيلاندرکنشهاى بين کهکشانى ايجاد شدهاند، اظهار داشت: مشخصه اصلى فسيلها اين است کهکهکشان بسيار درخشانى دارند که از برخورد و ادغام کهکشانها به وجود مىآيد و شکلىبيضى گون دارد و داراى هالهاى بسيار عظيم از گازهاى بسيار داغ به دماى چند 10ميليون درجه کلوين هستند که به دليل اين دماى بسيار بالا در ناحيه پرتوهاى «ايکس» هم تابش مىکند. هالهاى که کهکشانهاى فسيلى را در بر گرفته، در مقايسه با هاله تککهکشان بسيار بزرگتر و مشابه هاله گروهها و خوشههاى کهکشانى است؛ در حالى کهوقتى آنها را در ناحيه اپتيکى رصد مىکنيم به دليل اين که بقيه اعضاى آن گروهکوتولهها هستند تنها يک کهکشان بسيار درخشان مىبينيم و بقيه چندان قابل مشاهدهنيستند. دکتر خسروشاهى درباره وجه تسميه گروههاى کهکشانى «فسيلى» به ايسنا گفت: اين گروههاى کهکشانى در شرايطى ايجاد مىشوند که يک کهکشان بزرگ فرصت کافى داشتهباشد تا کهکشانهاى مجاور را ببلعد و بزرگتر شود که طبعا مستلزم زمانى بسيار طولانىاست و به تبع آن اين گروههاى کهکشانى قديمى را «فسيل» نامگذارى کردهاند. وىخاطرنشان کرد: بسيارى از گروههاى کهکشانى غير فسيلى که مثلا يک، دو يا سه ميلياردسال از تشکيل آنها گذشته و يا در حال تشکيل هستند، هنوز در حال بلعيده شدن مىباشندولى در فسيلها اين فرايند تمام شده و به طور نسبى سه تا چهار ميليارد سال قديمىتراز گروههاى کهکشانى معمولى هستند؛ بنابراين لفظ «فسيل» براى چنين گروههاى کهکشانىکاملا با مسماست. اين اخترفيزيکدان ايرانى همچنين درباره ماهيت ماده ميان کهکشانىکه در گروهها و خوشههاى کهکشانى مختلف وجود دارد، اظهار داشت: هيچ جاى جهان خلاءنيست. در فضاى بين ستارهها يا کهکشانها نيز پلاسما يا گازى وجود دارد که به دليلچگالى بسيار پايين آن در مقايسه با ستارهها از آن به خلاء تعبير مىشود در حالى کهبا توجه به حجم بسيار عظيمى که در بر مىگيرد در مجموع جرم اين گاز بسيار قابل توجهاست. وى در ادامه درباره اهميت مطالعه فسيلها گفت: مطالعه اين گروههاىکهکشانى از لحاظ بررسى تشکيل و تحول کهکشانهاى درخشان يا غولهاى بيضىگون بسيارمفيد است چون اين اعتقاد وجود دارد که اين قبيل کهکشانها که در همه خوشههاىکهکشانى غنى ديده مىشوند، نمى توانستهاند در هسته اين خوشهها به وجود آمده باشندچون پديده ادغام کهکشانهاى مارپيچى به سرعت کهکشانها بستگى دارد که در خوشههاىغنى بسيار بيشتر از سرعت کهکشانها در گروههاى کهکشانى است، بنابراين بعيد است کهاندرکنش موثرى که مىتواند به ايجاد غولهاى بيضى گون منجر شود در خوشههاى غنىصورت گيرد، پس به احتمال زياد اين کهکشانهاى درخشان در گروههاى کهکشانى نظيرفسيلها به وجود آمده و سپس در اثر اندرکنش گرانشى به مرکز خوشههاى غنى راهيافتهاند. دکتر خسرو شاهى اضافه کرد: البته به احتمال زياد عدهاى از اين فسيل هاچنين فرصتى را پيدا نکردهاند و به همين علت است که امروز مىتوانيم آنها راشناسايى کنيم. اين اختر شناس جوان ايرانى که نقش محورى در تحقيقات مربوط بهفسيلهاى کهکشانى در جهان دارد در توجيه اين مساله گفت: فرض کنيد که يک گروهکهکشانى تشکيل شده ولى سيستم ديگرى در نزديکى آن وجود ندارد. اين سيستم به صورتمنفرد ــ ايزوله ــ در فضا باقى مىماند و در صورتى که در اثر برهم کنشهاى بينکهکشانى آن، غول بيضى گونى تشکيل شود و در اثر نزديکى با يک خوشه يا گروه کهکشانى،اين دو بعدا با هم ادغام شده و يک خوشه غنى را تشکيل مىدهند که از اين غولهاىبيضى گون به هسته آن منتقل مىشوند. وى افزود: موضوع ديگرى که فسيلها را با اهميتمىکند مساله توزيع «ماده تاريک» است . اگر فسيلها ــ آن چنان که از اسمشان برمىآيد ــ قديمى باشند، مسلما توزيع «ماده تاريک» در يک سيستم کهکشانى قديمى باآنچه بعدا به وجود آمده تفاوتهايى خواهد داشت؛ البته ماده تاريک قابل رويت نيست وتنها در اثر اندرکنش گرانشى با ماده درخشان (باريونى) ــ مثل ستارهها، گاز ميانستارهيى يا ميان کهکشانى و هر چيز ديگرى که مىتواند طول موج الکترومغناطيسى در هرناحيه طيفى ساطع کند ــ تشخيص داده مىشود؛ به اين ترتيب فرضا به طور ديناميکى جرميک سيستم را اندازهگيرى مىکنيم و مىبينيم اگر تمام آن را به ماده درخشان تبديلکنيم، جرم سيستم بسيار بيشتر از ميزان اجرام قابل رويت آن خواهد بود و بنابراين درمىيابيم که بخشى از جرم سيستم مربوط به «ماده تاريک» است. به گفته دکتر خسروشاهى، طبق محاسبات دانشمندان، جرم گرانشى هر خوشه يا گروه کهکشانى 300 تا 500برابربيش از اجرام قابل رويت آن است که اين اضافه جرم عظيم مربوطه به ماده تاريک آنهااست که گرانش دارد ولى ديده نمىشود. گاز ميان کهکشانى که در ناحيه پرتوهاى «ايکس» تابش مىکند و صرفا از طريق تلسکوپهاى فضايى قابل رويت است، توزيع جرم در اينسيستم را نشان مىدهد. تنها عاملى که مىتواند گاز ميان کهکشانى را بدين شکل حفظکند، ماده تاريک است که با ايجاد يک چاه عملاً آن گاز و هر ماده تاريک و غير تاريکرا در داخل خود حبس کرده است. چرا که ماده تاريک موجود در خوشهها يا گروههاىکهکشانى چند صد برابر ماده درخشان آنها جرم داشته و در واقع اثر غالب مربوط به مادهتاريک است. دانشمند ايرانى دانشگاه «بيرمنگام» در ادامه گفتوگو با ايسنا دربارهيافته هاى تحقيقاتى خود و همکارانش در زمينه ماده تاريک کهکشانهاى فسيلى گفت: توزيع جرم (توزيع ماده تاريک) در اين گروههاى کهکشانى که از طريق پرتوهاى ايکسگسيل شده از آنها مطالعه شده نشان داده که ماده تاريک در اين خوشههاى کهکشانىکاملا مرکزگراست. به اين معنى که در مقايسه با گروههاى کهکشانى غير فسيلى کسربيشترى از جرم اين گروهها در قسمت مرکزى آنها قرار گرفته است؛ به اين ترتيب،فسيلها صرف نظر از تفاوتهايى که از نظر شکل ظاهرى يا نوع کهکشانهايشان با سايرگروهها و خوشههاى کهکشانى دارند، از لحاظ توزيع جرمشان نيز که عمدتا ماده تاريکاست از ساير گروههاى کهکشانى متمايز هستند. دکتر خسروشاهى خاطر نشان کرد: يکى ديگراز زمينههاى تحقيق درباره کهکشانهاى فسيلى مطالعه ترموديناميک گاز ميان کهکشانىآنها است؛ يعنى همان طور که ترموديناميک گازهاى معمولى را بررسى مىکنيم مىتوانيمويژگىهاى ترموديناميک دما، توزيع دما، توزيع انرژى فوتونها، آنتروپى، فلزيت (درصدفلزات سنگين) گاز ميان کهکشانى اين گروه از کهکشانها را که نزديکترين آنها درفاصله حدود 50 مگاپارسک (165 ميليون سال نورى) زمين قرار دارند مطالعه کنيم. وىتصريح کرد: تمامى اين اطلاعات مرهون امکاناتى است که تلسکوپهاى فضايى در اختيار ماقرار مىدهند چرا که امکان مشاهده پرتوهاى ايکس توسط تلسکوپهاى زمينى وجود ندارد. تيم تحقيقاتى ما در حال حاضر با استفاده از اطلاعات تلسکوپ فضايى «چاندرا» ناسا وتلسکوپ فضايى XMM سازمان فضايى اروپا (اسا) مشغول بررسى پرجرمترين فسيل کهکشانىاست. استاد ايرانى دانشگاه «بيرمنگام» درباره کشفيات چند ماه پيش اين گروه که درمجامع و رسانههاى علمى جهان بازتاب يافت، اظهار کرد: عمده آن يافتهها مربوط بهکشف ماده تاريک متمرکز در کهکشانهاى فسيلى بود که تاييدى بر قديمى بودن اينسيستمها است؛ چون معتقديم که به دليل چگالى بسيار بالاى ماده و گاز در مراحلابتدايى پيدايش عالم ابتدا هسته کهکشانها يا گروههاى فسيلى و سپس با تجمع جرم درهاله اين هسته، خود اين کهکشانها يا گروهها ايجاد شدهاند؛ يعنى ابتدا يک هستهبسيار چگال تشکيل شده و پس از آن هاله گسترده در طول زمان به تدريج به آن اضافه شدهاست. اين روند صرفا مربوط به يک کهکشان فسيلى مطالعه شده نيست و فسيلهاى ديگرى نيزکه بعدا مطالعه کرديم و نتايج آن در هفتههاى آينده منتشر مىشود چنين حالتى دارندکه نشان دهنده عموميت تمرکز ماده تاريک در خوشهها و گروههاى فسيلى است. دکترخسروشاهى در ادامه گفت و گو با ايسنا تصريح کرد: اين اولين بار بود که يک فسيلکهکشانى با دادههايى با کيفيت بالا مورد مطالعه قرار گرفت؛ البته وجود فسيلها ازسال 1994 با شبيهسازىهاى رايانهيى پيشبينى شده و تلسکوپ فضايى Rosat هم به نوعىاولين فسيلها را شناسايى کرده بود ولى کيفيت و وضوح دادهها و تصاوير Rosat درمقايسه با دادههاى حاصل از تلسکوپ «چاندرا» که در تحقيقات ما استفاده شد بسيارپايين بود. وى تصريح کرد: با استفاده از تلسکوپ فضايى «چاندرا» توانستيم اينسيستمهاى کهکشانى را با جزئيات بيشتر بررسى کنيم و براى اولين بار هسته نزديکترينفسيل را به شعاع يک کيلوپارسک مورد بررسى قرار دهيم. اين مطالعه که با تلسکوپهاىقبلى امکانپذير نبود، اطلاعات مهمى را درباره اين فسيل در اختيار ما گذاشت از جملهاين که دماى گازى که پرتوهاى ايکس را تابش مىکند در مرکز خوشهها نسبت به قسمتهاىکنارى پايينتر است. دکتر خسروشاهى در تحليل سازوکار اين پديده نيز که از آن بهعنوان «شارش سرد» ياد کرد، اظهار داشت: چون ميزان پرتوهاى ايکسى که به ما مىرسد بهچگالى گاز بستگى دارد، هر چه چگالى گاز بالاتر باشد پرتوهاى ايکس بيشترى تابشمىکند؛ در نتيجه وقتى آن گاز انرژى خود را به صورت پرتوهاى ايکس از دست داد سردمىشود و فشار تابشى آن کاهش مىيابد که در نتيجه گاز از اطراف به مرکز خوشه سقوطمىکند؛ بنابراين مجددا چگالى گاز در اين ناحيه افزايش يافته و پرتوهاى ايکس بيشترىتابش مىشود و در نتيجه دماى سيستم کاهش يافته و گاز مجددا به مرکز خوشه سقوطمىکند. استاد ايرانى دانشگاه «بيرمنگام» تصريح کرد: باتوجه به اين سازوکار به نظر مىرسد سيستمهاى ريلکسى مثل فسيلها داراى هستههاىخنک باشند که به آن شارش سرد (هستههاى خنک) مىگويند؛ البته نکته جالب اين است کهما در بررسىهاى بسيار دقيقى که در سيستم فسيلى مورد مطالعه داشتيم چنين پديدهاىرا نديديم که ممکن است علت آن وجود يک هسته کهکشانى فعال باشد که داغ شدن مجدد گازموجود در مرکز کهکشان را موجب مىشود يا اين که سقوط ماده به مرکز به حدى شديد استکه در اثر کار مکانيکى دوباره خود هسته گرم مىشود يعنى فرايندى است که ماده را بهدليل گسيل پرتوهاى ايکس خنک مىکند و فرايند ديگرى نظير سقوط شديد ماده به مرکزخوشه باعث گرم شدن مجدد آن مىشود. دکتر خسرو شاهى با بيان اين که اثباتمکانيزمهاى پيشنهادى که براى توضيح دادههاى رصدى ارائه شده مستلزم مطالعات بيشترو دقيقتر بر روى فسيلهاى کهکشانى مختلف است، اظهار داشت: يکى ديگر از طرحهاىتحقيقاتى من شناسايى فسيلها در هزار درجه مربع از آسمان است. در اين تحقيق صفحهاىاز آسمان را به ابعاد 31 درجه در راستاى سمتى و 31 درجه در راستاى عمودى تا عمق 400مگا پارسک بررسى کرده و فسيلهاى کهکشانى موجود در آن را شناسايى مىکنيم. اين اخترفيزيکدان ايرانى خاطر نشان کرد: مطالعات اين طرح به تازگى آغاز شده و پيشبينىمىشود گردآورى دادههاى اپتيکى، آن حدود يک تا يک و نيم سال طول بکشد که پس از آنمجددا بايد در ناحيه ايکس اين ناحيه از فضا را رصد کنيم.اين مرحله از تحقيق نيزاحتمالا دو سال به طول مىانجامد و بنابراين نتايج اوليه طرح حداقل سه تا چهار سالديگر مشخص مىشود. اخترشناس دانشگاه «بيرمنگام» درباره آينده و غايت متصور براىکهکشانها و گروههاى فسيلى با توجه به ثبات نسبى و ايزوله بودن اين سيستمها خاطرنشان کرد: اين مسالهاى است که به طور همه جانبه در حال بررسى آن هستيم. با توجه بهشرايط فسيلها احتمالا تا ميلياردها سال همين طور باقى مىمانند؛ اما سؤال اينجاستکه چقدر بايد منتظر ماند تا ببينيم اين مساله واقعيت دارد. البته از آن جا که فضادر حال گسترش يافتن بوده و اجرام فضايى دائما از هم دور مىشوند احتمال اين که يکسيستم فسيلى با ساير سيستمها دچار تداخل شود، در مقايسه با ميلياردها سال پيشبسيار کمتر است و اگر قرار بود چنين اتفاقى رخ دهد، بايد ميلياردها سال قبل کهسيستمهاى فضايى نزديکتر بودند اتفاق مىافتاد؛ بنابراين به نظر مىرسد کهسيستمهاى فسيلى همچنان ثبات خود را حفظ کنند. دکتر خسروشاهى در عين حال تصريح کرد: البته همه فسيلها آنقدرها هم ايزوله و غير فعال نيستند و هنوز اين امکان وجود داردکه برخى فسيلها از طريق رشتهها و فيلمانهايى داخل خوشههاى کهکشانى سقوط کنند. همچنان که تصور مىکنيم چنين اتفاق براى برخى فسيل ها افتاده باشد ولى بيشترفسيلها ايزوله باقى مىمانند چون کهکشانهاى داخل آنها کهکشانهاى کوتوله هستند کهچندان در اندرکنش گرانشى شرکت نمىکنند
نظر شما :