شکل گیری ستاره ها در کهکشان های کوتوله

طرح یک معمای عجیب توسط یکی از کهکشان های کوتوله همسایه: چگونه ممکن است در یک کهکشان کوتوله بدون وجود محیط های یافت شده ی غنی از غبار های گازی، خوشه های ستاره ای درخشان تشکیل شوند؟ ستاره شناسان معتقدند پاسخ این سوال در توده های پرچگال و ذرات اولیه ناشناخته مواد پراکنده تشکیل دهنده ستارگان در کهکشان نهفته شده است.

یک تیم بین المللی از اخترشناسان که در حال پژوهش برروی پروژه ALMA (آرایه میلیمتری / زیرمیلیمتری بزرگ در صحرای آتاکاما) هستند، اجتماعی غیرعادی از ابرهای میان ستاره ای فشرده را کشف کرده اند که درون یک کهکشان نامنظم کوتوله در همسایگی ما به نام Wolf-Lundmark-Melotte (WLM)پنهان شده است.
این ابرها در بسترسنگینی از مواد میان ستاره ای واقع شده اند و به توضیح این مسئله کمک می کنند که چگونه ممکن است خوشه های ستاره ای پرچگال در محیطی کم تراکم از کهکشانی که هزاران بار از راه شیری ما کوچکتر و پراکنده تر است، تشکیل شوند.

مونیکا روبیو یکی از اعضای دانشگاه شیلی اشاره کرد:" کهکشانهای کوتوله نامنظمی مانند WLM ، به چند دلیل آمادگی کافی برای تشکیل خوشه های ستاره ای را ندارند. این کهکشانها ساختاری کرکی و سبک با چگالی پایین دارند. آنها همچنین فاقد عناصر سنگینی هستند که منجر به شکل گیری ستاره می شوند. چنین کهکشان هایی باید فقط بتوانند ستاره های از هم پاشیده شده ای را به جای خوشه های متراکم تشکیل دهند. اما واضح است که اینگونه نیست. "

ستاره شناسان بر اساس مطالعاتی که در پروژه ALMA بر روی این کهکشان انجام داده اند برای اولین بار توانستند ناحیه فشرده ای را شناسایی کنند که به نظر می رسد شبیه محیط های رشد و نمو ستارگان در کهکشان های بزرگتر است.

محققان این مناطق را با تاباندن مستقیم و موضعی نور میلیمتری و تقریبا نامرئی ساطع شده از مولکول مونواکسید کربن کشف کرده اند. مولکولی که معمولا از عناصر اصلی در ترکیبات ابرهای میان ستاره ای تشکیل دهنده ستارگان می باشد.

پیش از این، یک تیم مربوط به اخترشناسی به رهبری دیدرا هانتر از رصدخانه Lowell در شهر فلگستف آریزونا، CO را برای اولین بار توسط تلسکوپ تک دیش Atacama Pathfinder Experiment (APEX) در کهکشان WLM کشف کرده بودند. این مشاهدات اولیه با کیفیت پایین انجام شد و نمی توانست محل دقیق این مولکول را شناسایی کند اما این تیم توانست تایید کند که WLM حاوی کمترین فراوانی CO است که تا کنون در هر کهکشانی شناسایی شده است. ستاره شناسان متذکر شدند که این فقدان CO و دیگر عناصر سنگین باید عامل مهمی در جلوگیری از تشکیل ستاره ها باشد.

به گفته روبیو مولکول ها و به طور خاص مونوکسید کربن ، نقش مهمی در شکل گیری ستارگان ایفا می کنند. هنگامی که رمبش ابرهای گازی آغاز می شود، دما و چگالی بالا می رود و گرانش بر این گازها غلبه می کند. در این مرحله این مولکول ها و ذرات گرد و غبار برای نجات می آیند و مقدار گرمایی که توسط برخوردها تولید شده است را جذب و آن را به صورت امواج فروسرخ و زیر میلیمتری در فضا پراکنده می کنند. این اثر خنک کننده گرانش را قادر می سازد تا رمبش را ادامه دهد تا ستاره شکل گیرد.
مشکلی که قبلا ستاره شناسان درباره WLM و کهکشان های مشابه آن داشتند این بود که در چنین کهکشان هایی به علت فراوانی کم عناصر سنگین، امکان دیدن آسان چنین موادی وجود نداشت تا وجود خوشه ستاره ای مشاهده شده را توجیه کند.

محققان دریافتند که علت سخت دیده شدن CO در ابتدای امر این بود که برخلاف کهکشان های معمولی، ابرهای WLM آنقدری کوچک هستند که نمی توان آن ها را از زیر پوشش های گازهای مولکولی و اتمی شان تشخیص داد.

برای بقای چرخه زندگی ستاره، ابرهای غلیظ CO به این نوع پوشش های بزرگ گازهای متغییر نیاز دارند تا بر این آنها غلبه کنند و با بالا بردن بیش از اندازه چگالی هسته CO به آنها اجازه دهند تا یک خوشه معمولی ستاره ای بسازند.

بروس المگرین، از بخش IBM مرکز تحقیقاتی توماس جی واتسون واقع شده در ارتفاعات Yorktown شهر نیویورک گفت:" گازهای تشکیل دهنده این ستاره مانند غواصی که در اعماق بسیار ژرف دریا فشار زیادی را احساس می کند، تحت فشار بسیار بالایی هستند با این تفاوت که اقیانوس شناور میان ستاره ای اطراف این گازها بی نهایت کم عمق است. بالاخره با کشف این موضوع که مونوکسید کربن در منطقه ای پرچگال و در میان پهنه وسیعی از گازهای متغییر محبوس است، توانستیم مکانیزمی که سیستم پرابهت ستاره ای کهکشان همسایمان را هدایت می کند، درک کنیم."

مطالعات بیشتر ALMA نیز به تعیین شرایطی که منجر به تشکیل خوشه های کروی یافت شده در هاله کهکشان راه شیری می شود، کمک خواهد کرد. . ستاره شناسان معتقدند این خوشه های بسیار بزرگ در اصل ممکن است در کهکشان های کوتوله تشکیل شده باشند و پس از آنکه کهکشان کوتوله میزبانشان از هم پاشیده است، به هاله کهکشان مهاجرت کرده باشند.

WLM یک کهکشان کوتوله تقریبا مجزا ست که در حدود 3 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد و در لبه های خارجی گروه محلی واقع شده است. گروه محلی مجموعه ای از کهکشان هایی است که شامل کهکشان راه شیری، ابرهای ماژلانی، آندرومدا، M33، و ده ها کهکشان کوچکتر می شود.

توضیح عکس: تیم ALMA اجتماعی غیرعادی از ابرهای میان ستاره ای فشرده را کشف کرده اند که درون کهکشان نامنظم کوتوله در همسایگی ما به نام (WLM) قرار کرفته اند. این ابرهای تشکیل دهنده ستاره ها محیط مناسب برای رشد و نمو خوشه های ستاره ای را فراهم می کنند. براساس تحقیقات این تیم در باره عکس نوری که تلسکوپ 4 متری بلانکو از این کهکشان گرفته است، (مربع بالا سمت چپ) بستر وسیعی از گاز هیدروژن به رنگ قرمز را میبینیم که فشار لازم را بر مولکول های مونوکسید کربن (زرد) وارد می کند. تلسکوپ VLA رصدخانه ملی رادیویی آمریکا این پدیده را ردیابی کرده است. این مناطق به هسته های پرچگال شکل دهنده خوشه های ستاره ای که در راه شیری و کهکشان های بزرگ یافت شده اند، شباهت دارند.

ترجمه: مائده سهرابی
منبع: [url=http://astronomy.com/news/2015/09/astronomers-discover-how-lowly-dwarf-galaxy-becomes-star-forming-powerhouse]Astronomy.com[/url]