تحول ساختار کهکشان‌ها در طی زمان

0 0 0 0

توسط آیرین شیوایی , 25 ژانویه 2016

تصویر ۱: مکان دسته‌های کهکشانی بررسی شده در نمودار رنگ U-V بر حسب رنگ V-J. این نمودار کهکشان‌های خاموش را از کهکشان‌های ستاره‌زا جدا می‌کند.

یکی از ویژگی‌های مهم کهکشان‌ها، شکل ساختاری و اندازه‌ی آن‌ها است. اکنون ما می‌دانیم که کهکشان‌ها در گذشته کوچک‌تر و فشرده‌تر از کهکشان‌های امروزی بوده‌اند. این اثر به خصوص در کهکشان‌های خاموش^(۱) شدیدتر است. اینکه چرا چنین تحولی در اندازه‌ی کهکشان‌ها به وجود آمده است یکی از سوال‌های مهم اخترشناسی است. دو نظریه‌ی اصلی در این زمینه وجود دارند: رشد داخل-به-خارج توسط برخوردهای کوچک کهکشانی، به این معنا که به علت برخوردهای کوچک کهکشانی در طول زمان، اندازه‌ی کهکشان‌های خاموش به آرامی بزرگتر شده است؛ و خاموشی کهکشان‌های ستاره‌زایی بزرگ در زمان‌های دیرتر، به این معنا که کهکشان‌های ستاره‌زای بزرگ کم‌کم ذخیره‌ی گازشان به اتمام رسیده و خاموش شده است. سوال دیگری که مطرح است این است که چگونه کهکشان‌های خاموش فشرده به وجود آمده‌اند؟ اگر کهکشان‌های ستاره‌زا اجداد کهکشان‌های خاموش باشند، چگونه از اندازه‌های بزرگ به اندازه‌های کوچک تقلیل پیدا کرده‌اند؟

تصویر ۲: کهکشان‌ها در نمودار UVJ که بر حسب اندازه (نمودار بالا) و شکل ساختاری (نمودار پایین) رنگ بندی شده‌اند. این نمودار نشان می‌دهد که کهکشان‌های ستاره‌زا و خاموش از نظر ساختاری کاملا با هم متفاوت هستند.

یکی از راه‌های پی بردن به چگونگی تحول کهکشان‌های خاموش تقسیم‌بندی کهکشان‌ها به دسته‌های گوناگون و بررسی مسیرهای تحولی آنهاست. در این مقاله، مولفان تعداد زیادی کهکشان را (در انتقال‌به‌سرخ ۰.۵ تا ۲) به ۳۲ دسته‌ی طیفی گوناگون تقسیم‌بندی کرده و مسیر تحولی آن‌ها را بررسی کرده‌اند. چون انتقال‌به‌سرخ‌های این کهکشان‌ها با یکدیگر متفاوت است، می‌توان با ترکیب نورسنجی‌های این کهکشان‌ها در طول‌موج‌های گوناگون طیف‌های ترکیبی با دقت بالا برای هر دسته ساخت.

مهم‌ترین نمودار تحولی کهکشان‌های نمودار رنگ U-V بر حسب رنگ V-J است. U، V، و J سه فیلتر هستند که کهکشان‌ها را در آن‌های می‌توان رصد کرد. به حاصل تفاضل هر یک از این دو فیلترها رنگ می‌گویند. منجمان از نمودار رنگ U-V بر حسب رنگ V-J استفاده می‌کنند تا کهکشان‌های ستاره‌زا را از کهکشان‌های خاموش جدا کنند (در نمودار ۱ این دسته بندی را می‌بینید). مولفان ۳۲ دسته‌ی طیفی‌شان را در این نمودار قرار داده‌اند تا کهکشان‌های ستاره‌زا و خاموش را از یکدیگر جدا کنند. آن‌ها همچنین شعاع موثر هر دسته از کهکشان را حساب کرده‌اند. شعاع موثر نشان‌دهنده اندازه‌ی کهکشان است. علاوه بر این کمیت دیگری نیز به نام اندیس سِرسیک^(۲) اندازه‌گیری شده است که با n نشان داده می‌شود و نمایش‌گر میزان فشردگی و شکل کهکشان است.

در تصویر ۲، مکان دسته‌های کهکشان‌ها را در نمودار UVJ می‌بینید که بنابر اندازه شعاع موثرشان (نمودار بالا) و اندیس سرسیک (نمودار پایین) رنگ‌بندی شده‌اند. اندازه‌ی هر دایره نشان‌دهنده‌ی تعداد کهکشان‌هایی است که در آن دسته است. این نمودار به وضوح تفاوت ساختاری کهکشان‌های ستاره‌زا و خاموش را نشان می‌دهد. کهکشان‌های ستاره‌زا بزرگتر هستند و اندیس سرسیک آن‌ها کوچکتر است (ساختار نزدیک به دیسک). این تحول ساختاری در بین خود کهکشان‌های ستاره‌زا هم دیده می‌شود.

این پژوهش قدمی در راستای پی بردن به مسیرهای تحولی کهکشان‌ها است. بی‌شک برای پی بردن به چگونگی تکامل کهکشان‌ها مطالعه‌ی تغییرات ساختاری آن‌ها بسیار حائز اهمیت است.