کشف حباب‌ لیمان-آلفا در اطراف کهکشانی دوردست

0 0 0 0

توسط آیرین شیوایی , 11 ژانویه 2016

بررسی و شناخت محیط پیرامون کهکشان‌های دوردست از لازمه‌های شناخت فرآیندهای مهمی مانند بازیونش است که داستان تحول کهکشان‌ها را در طی تاریخ پیدایش کیهان برای ما رقم می‌زنند. در همین راستا، بررسی پدیده‌ای به نام حباب‌های لیمان-آلفا^(۱) به ما کمک بسیاری در شناخت محیط‌های پیراکهکشانی^(۲) می‌کند. حباب‌های لیمان-آلفا سحابی‌های گسترده‌ای به اندازه‌ی ده‌ها تا صدها کیلوپارسک هستند که درخشندگی زیادی در طول‌موج لیمان-آلفا^(۳) دارند (درخشندگی ۱۰^۴۲ تا ۱۰^۴۵ ارگ/ثانیه/سانتی‌متر مربع).

شکل ۱: چپ: تصاویر چندگانه‌ی حباب لیمان-آلفای کشف شده که بر اثر یک عدسی گرانشی به وجود آمده است (تصاویر A، B، C). دایره‌ها نشان‌دهنده‌ی سه منبع متمرکز در حباب هستند.
راست: کانتورهای رنگی از تابش لیمان-آلفا، CIV، و HeII به رنگهای آبی، سبز، و قرمز. ضربدرها مکان منابع متمرکز هستند.

علت به وجود آمدن حباب‌های لیمان-آلفا هنوز به قطعیت مشخص نیست. در واقع باید منبعی با فوتون‌های پرانرژی وجود داشته باشد که موجب برانگیختگی سحابی گسترده‌ای شود. گرچه در مرکز بسیاری از حباب‌های لیمان-آلفای کشف‌شده هسته‌های کهکشانی فعال دیده شده است، برخی از پژوهش‌ها نشان داده‌اند که فعالیت‌های ستاره‌زایی یا برافزایشی نیز ممکن است منجر به تابش گسترده‌ی لیمان-آلفا شود.

در حال حاضر چهار سناریوی اصلی برای توضیح این پدیده وجود دارد:

۱) هسته‌های فعال کهکشانی موجب یونیزه‌شدن سحابی می‌شوند و حباب‌های لیمان-آلفا را به وجود می‌آورند. این سناریو برای بسیاری از حباب‌های کشف‌شده تایید شده است.

۲) شوک‌های به‌وجودآمده از بیرون‌ریزی مواد کهکشانی با محیط میان‌کهکشانی و پیراکهکشانی واکنش می‌دهند و موجب تابش می‌شوند.

۳) تابش بر اثر رمبش گرانشی که زمانی رخ می‌دهد که گازهای کم‌فلز برانگیخته با تابش لیمان-آلفا انرژی از دست می‌دهند و سرد می‌شوند.

۴) در حالتی که منبعی مانند توده‌ی در حال ستاره‌زایی یا یک هسته‌ی کهکشانی فعال در ابری از گاز هیدروژن خنثی احاطه شده باشد، تابش رزونانسی^(۴) فوتون‌های لیمان-آلفا ابری که در ابتدا کوچک و فشرده بوده را پخش می‌کند.

هیچ‌یک از این سناریوها به تنهایی کارآمد نیستند و ترکیبی از آن‌ها موجب به‌وجودآمدن حباب‌های لیمان-آلفا می‌شود. بکی از راه‌های تفکیک این سناریوها رصد تابش خطوط دیگر مانند هلیوم۲ (HeII) و کربن۴ (CIV) است. تابش‌های وسیع HeII و CIV در سناریوهای ۱ و ۲ رخ می‌دهند، درحالی‌که در سناریوی ۳ فقط تابش HeII رخ می‌دهد و درحالی‌که هیچ‌یک از این دو دیده نشود سناریوی شماره‌ی ۴ رخ داده است.

در این مقاله برای اولین بار کشف یک حباب لیمان-آلفا که توسط یک عدسی گرانشی سه تصویر از آن به وجود آمده گزارش شده است. این حباب که با تلسکوپ VLT در صحرای آتاکامای شیلی رصد شده است در پشت یکی از خوشه‌های کهکشانی پروژه‌ی میدان‌های مرزی هابل (در اینجا درباره‌ی این پروژه بیشتر بخوانید) قرار دارد و یکی از کم‌نورترین حباب‌هایی است که تا به امروز کشف شده است. سه تصویر تشکیل‌شده از این حباب را که به شدت توسط خوشه‌ی کهکشانی سر راهش بزرگنمایی شده و تغییر شکل یافته، در شکل ۱ می‌توانید ببینید (تصاویر A،B،C). در این حباب علاوه بر تابش لیمان-آلفا، تابش‌های HeII و CIV هم رصد شده است. کانتورهای تابش این خطوط نشری نیز در تصاویر سمت راست شکل ۱ و هم‌چنین در تصویر بالای صفحه به تصویر کشیده شده است: آبی برای تابش لیمان-آلفا، سبز برای CIV و قرمز برای HeII.

سه ضربدر قرمز در شکل ۱ سه منبع پرنور را نشان می‌دهند که در هر سه تصویر حباب لیمان-آلفا پیدا شده‌اند. از طرف دیگر دو کهکشان کوچک تابنده‌ی لیمان-آلفای دیگر نیز در فاصله‌ی مشابهی از حباب پیدا شده‌اند که فاصله‌شان از حباب کمتر از ۱۰۰ کیلوپارسک است. این کهکشان‌ها نشان می‌دهند که حباب کشف شده احتمالا در گروهی از کهکشان‌ها، و شاید در یک پیش‌خوشه‌ی کهکشانی^(۵) قرار دارد.

برای پی‌بردن به منبع به‌وجودآورنده‌ی حباب، مؤلفان به گستره‌ی تابش‌های لیمان-آلفا، HeII، و CIV نگاه کرده‌اند. تابش لیمان-آلفا بسیار گسترده است اما به نظر می‌رسد که تابش CIV موضعی است و با مکان یکی از کهکشان‌ها هم‌پوشانی دارد. بنابراین منبع این حباب نمی‌تواند شوک یا یونیزه‌شدن توسط فوتون‌های پرانرژی باشد (سناریوهای ۲ و ۱). پراکندگی تابش HeII به علت درخشندگی سطحی کم آن به سادگی قابل اندازه‌گیری نبوده است. بنابراین مؤلفان نتوانسته‌اند بین سناریوهای رمبش گرانشی و تابش رزونانسی (سناریوهای ۳ و ۴) تفکیک قائل شوند. گرچه به علت احتمال حضور یک منبع فشرده‌ی یونیزه‌کننده سناریوی شماره‌ی ۴ ارجحیت دارد.