ابعاد هاله‌ی لیمان-آلفا اطراف کهکشان‌های دوردست

ابعاد هاله‌ی لیمان-آلفا اطراف کهکشان‌های دوردست

مطالعه‌ی فضای اطراف کهکشان‌ها جزییاتی درباره‌ی دو فرایند فیزیکی اصلی در چگونگی پیدایش و تکامل کهکشان‌ها به دست می‌دهد. فرایند اول، چگونگی برافزایش گاز‌ها(۱) است که سوخت لازم برای ستاره‌زایی هستند و دیگری، بازخورد(۲) حاصل از آن. بنابراین درک نحوه‌ی توزیع فضایی و دینامیک فضای اطراف کهکشان‌های دور، اهمیت بسزایی در تست مدل‌های تئوری کنونی پیدایش کهکشان‌ها دارد.

در این مقاله، برای مطالعه‌ی فضای اطراف کهکشانی از نشر پخشی لیمان-آلفا‌، یا همان هاله‌ی لیمان-آلفا، در کهکشان‌های دور استفاده شده است. باوجود پیشرفت‌های بسیار در مشاهده‌ی هاله‌ی لیمان-آلفا در اطراف کهکشان‌های دور و نزدیک، منبع اصلی تولید این هاله‌های گسترده به درستی مشخص نیست. یکی از دلایل وجود این هاله‌ها ممکن است ستاره‌زایی در کهکشان میزان باشد که فوتون‌های لیمان-آلفا تولید و در فضا پراکنده می‌کند. از دیگر دلایل می‌توان به ستاره‌زایی بسیار کم ولی گسترده تا نواحی بیرونی کهکشان اشاره کرد و هم‌چنین تابش خنک‌کننده‌ی ناشی از جریان گازهای ورودی به کهکشان (که از برخورد گرم شده‌اند) در فواصل دور از مرکز کهکشان که نمی‌توان آن‌ها را در امواج فروسرخ و فرابنفش ثبت کرد.

کهکشان‌های مورد مطالعه در این تحقیق، از دو ناحیه‌ی بیش‌چگال(۳) در آسمان و در انتقال‌به‌سرخ‌های ۳.۷۸ و ۲.۶۶ انتخاب شده‌اند. تصویر بالای صفحه نحوه‌ی توزیع مکانی کهکشان‌های ستاره‌زا را در این دو ناحیه (راست و چپ) نشان می‌دهد. این نحوه‌ی توزیع کهکشان‌ها برای محاسبه‌ی میزان بیش‌چگالی در این نواحی استفاده می‌شود. این دو ناحیه در سه فیلتر عریض (پهنای زیاد) و یک فیلتر کم‌عرض (پهنای کم) مرئی مشاهده شده‌اند. فیلتر کم‌عرض با توجه به انتقال‌به‌سرخ کهکشان‌های هر ناحیه به گونه‌ای انتخاب شده است که خط نشری لیمان-آلفا را پوشش دهد. کهکشان‌های ستاره‌زا آن‌هایی هستند که نسبت روشنایی در فیلتر کم‌عرض به عریض آن‌ها زیاد باشد که این موضوع نشانگر نشر بیشتر لیمان-آلفا در آن‌ها است. از آنجا که هدف اصلی در این مقاله، مطالعه‌ی هاله‌ی لیمان-آلفا است و به دلیل این‌که روشنایی سطحی مورد انتظار از هاله‌ی لیمان-آلفا در اکثر کهکشان‌ها کمتر از حساسیت رصدها است، نویسندگان این مقاله با ترکیب مشاهدات صدها کهکشان ستاره‌زا، متوسط توزیع نوری آن‌ها را بررسی می‌کنند.

تصویر ۱: از چپ به راست، متوسط توزیع تابش لیمان-آلفا، تابش در فیلتر کم‌عرض، تابش در فیلتر عریض و حاوی لیمان-آلفا و تابش در فیلتر عریض بدون لیمان-آلفا را برای کهکشان‌های ستاره‌زا در ناحیه‌ی اول (در انتقال به سرخ ۳.۷۸، بالای تصویر) و ناحیه‌ی دوم (در انتقال به سرخ ۲.۶۶، پایین تصویر).

تصویر ۱: از چپ به راست، متوسط توزیع تابش لیمان-آلفا، تابش در فیلتر کم‌عرض، تابش در فیلتر عریض و حاوی لیمان-آلفا و تابش در فیلتر عریض بدون لیمان-آلفا را برای کهکشان‌های ستاره‌زا در ناحیه‌ی اول (در انتقال به سرخ ۳.۷۸، بالای تصویر) و ناحیه‌ی دوم (در انتقال به سرخ ۲.۶۶، پایین تصویر).

همان‌طور که تصویر ۱ به وضوح نشان می‌دهد، توزیع تابش لیمان-آلفا تا شعاع بیشتری نسبت به تابش فرابنفش (فیلتر عریض بدون لیمان-آلفا) امتداد می‌یابد که مؤید حضور هاله‌ی لیمان-آلفا در کهکشان‌های ستاره‌زا در انتقال‌به‌سرخ‌های بالاست. در این تحقیق، ابعاد هاله‌ی لیمان-آلفا بین ۴ تا ۸ کیلوپارسک اندازه‌گیری شده است. این مقاله با ترکیب توزیع نوری کهکشان‌ها با ویژگی های مختلف از جمله تابش فرابنفش، تابش لیمان-آلفا، پهنای-هم‌عرض(۴) لیمان-آلفا و چگالی محیط، رابطه‌ی ابعاد هاله‌ی لیمان-آلفا را با هر یک از این ویژگی‌ها بررسی کرده و نشان می‌دهد هیچ رابطه‌ای بین ابعاد هاله‌ی لیمان-آلفا و چگالی محیط وجود ندارد. نویسندگان این مقاله هم‌چنین نشان می‌دهند که قوی‌ترین رابطه‌‌ی موجود بین ابعاد هاله‌ی لیمان-آلفا و تابش فرابنفش است و سایر روابط که ضعیف‌تر هستند از این رابطه‌ی اصلی‌تر نشأت می‌گیرند. با مقایسه‌ی توزیع تابش هاله‌ی لیمان-آلفای حاصل از مشاهدات و پیش‌بینی‌های تئوری اخیر، این تحقیق به این نتیجه می‌رسد که، مدل ساده‌ای که در آن فوتون‌های لیمان-آلفا در اثر ستاره‌زایی مرکزی تولید شده و سپس در فضای توده‌ای‌شکل(۵) بیرون‌رونده پراکنده و تشدید می‌شوند، با مشاهدات سازگار است. سایر فرایند‌های ممکن برای تولید هاله‌ی لیمان-آلفا در بیشترین حالت می‌توانند عامل میزان ناچیزی از هاله‌ی لیمان-آلفا باشند.

(۱) gas accretion
(۲) feedback
(۳) overdense
(۴) equivalent width
(۵) clumpy outflowing medium

عنوان اصلی مقاله: The Sizes of Diffuse Lyman-alpha Nebulae around Star-Forming Galaxies at High Redshift
نویسندگان:. Rui Xue, Kyoung-Soo Lee, Arjun Dey et al
این مقاله برای چاپ در نشریه‌ی ApJ فرستاده شده است.
لینک مقاله‌ی اصلی: https://arxiv.org/pdf/1611.03510.pdf
گردآوری: شوبانه همتی

دسته‌ها: مقالات روز

درباره نویسنده

شوبانه همتی

پژوهشگر پسادکترا در موسسه‌ی کلتک در کالیفرنیا است. او تحصیلات دوره‌ی کارشناسیش را در دانشگاه صنعتی شریف و تحصیلات دکترای خود را در دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید به انجام رسانده است. زمینه‌ی اصلی پژوهش او مطالعه‌ی تحول ساختاری کهکشان‌ها است.

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.
بخش‌های لازم مشخص شده‌اند*