ستارهشناسان بهتازگی موفق به شناسایی خوشهای کهکشانی در اعماق کیهان شدهاند که از نظر دما و سطح انرژی، با چارچوبهای نظری رایج در کیهانشناسی همخوانی ندارد. این خوشه که به حدود ۱۲ میلیارد سال پیش و دوران اولیه شکلگیری جهان بازمیگردد، بهطور غیرمنتظرهای داغ و فعال است و ویژگیهایی از خود نشان میدهد که فراتر از پیشبینیهای مدلهای کنونی تکامل کیهان است. اهمیت این کشف تنها به شگفتانگیز بودن ویژگیهای فیزیکی آن محدود نمیشود، بلکه میتواند نگاه دانشمندان را نسبت به چگونگی شکلگیری ستارهها، تکامل کهکشانها و روند رشد خوشههای کهکشانی در جهان اولیه بهطور بنیادین تغییر دهد و پرسشهای تازهای را در این حوزه مطرح کند.
به گزارش رسانه اخبار فناوری تک فاکس، این خوشه کهکشانی با نام SPT2349-56 شناخته میشود و توسط یک تیم بینالمللی از پژوهشگران مورد بررسی دقیق قرار گرفته است. برای مشاهده و تحلیل این ساختار عظیم، از آرایه میلیمتری و زیرمیلیمتری آتاکاما یا ALMA که در صحرای آتاکامای شیلی قرار دارد، استفاده شده است. خوشههای کهکشانی از بزرگترین ساختارهای شناختهشده در جهان به شمار میروند و شامل مجموعهای عظیم از کهکشانها هستند که تحت تأثیر نیروی گرانش در کنار یکدیگر باقی ماندهاند. این سامانهها علاوه بر کهکشانهای فراوان، حاوی مقادیر بسیار زیادی گاز داغ و مواد میانکهکشانی هستند که نقش مهمی در فرایندهای کیهانی و تولد ستارههای جدید ایفا میکنند.
دازه ژو، پژوهشگر مقطع دکترا در دانشگاه بریتیش کلمبیا و نویسنده اصلی این مطالعه، توضیح میدهد که تیم پژوهشی در ابتدا انتظار مشاهده چنین شرایط شدیدی را در این مرحله از تاریخ کیهان نداشت. او میگوید: «در آغاز، نسبت به دادهها تردید داشتیم، زیرا سیگنال ثبتشده بسیار قویتر از آن چیزی بود که تصور میکردیم ممکن باشد.» با این حال، پس از ماهها تحلیل و بررسیهای مکرر، مشخص شد که دمای گاز موجود در این خوشه دستکم پنج برابر بیش از مقدار پیشبینیشده در مدلهای نظری است و حتی از بسیاری از خوشههای کهکشانی امروزی نیز داغتر و پرانرژیتر به نظر میرسد؛ موضوعی که فرضیات پیشین را به چالش میکشد.
ابعاد هسته این خوشه کهکشانی به حدود نیم میلیون سال نوری میرسد که از نظر اندازه با هاله کهکشان راه شیری قابل مقایسه است. با این حال، تفاوت اصلی در میزان فعالیت آن نهفته است؛ چرا که نرخ شکلگیری ستارهها در این خوشه بیش از ۵۰۰۰ برابر کهکشان راه شیری برآورد شده است. این بدان معناست که SPT2349-56 در حال تولید حجم عظیمی از ستارهها در مدتزمانی کوتاه است و از این نظر، بهمراتب فعالتر از خوشههای کهکشانی امروزی عمل میکند. تمرکز چنین انرژی عظیمی در یک خوشه بسیار جوان، برای ستارهشناسان غیرمنتظره و حیرتآور است و نشان میدهد که فرایندهای فیزیکی ناشناختهای در کار بودهاند.
چپمن، استاد دانشگاه دالهوزی و نویسنده همکار این پژوهش، معتقد است که عامل اصلی این پدیده میتواند به فعالیت چند سیاهچاله ابرسنگین در مرکز خوشه مربوط باشد. به گفته او، احتمالاً سه سیاهچاله کلانجرم تازه شناساییشده در هسته این خوشه، از همان مراحل ابتدایی شکلگیری، حجم بسیار زیادی از انرژی را به محیط اطراف تزریق کردهاند و باعث شدهاند خوشه با سرعت و شدتی فراتر از انتظار رشد کند. سیاهچالههای ابرسنگین که معمولاً در مرکز کهکشانها قرار دارند، به دلیل گرانش فوقالعاده قوی خود میتوانند انرژی عظیمی آزاد کنند و با داغ و متراکم کردن گازهای پیرامون، شرایط را برای تولد ستارههای جدید فراهم آورند.
بر اساس نظریههای کلاسیک، منبع اصلی انرژی در خوشههای کهکشانی، فشرده شدن و گرم شدن گازها تحت تأثیر نیروی گرانش است. اما نتایج این مطالعه نشان میدهد که این توضیح بهتنهایی کافی نیست و عوامل دیگری، مانند فعالیت شدید سیاهچالههای فعال، میتوانند نقش تعیینکنندهای در تکامل خوشهها داشته باشند. پژوهشگران بر این باورند که بررسی دقیقتر این خوشه میتواند به درک بهتر ارتباط میان شکلگیری انفجاری ستارهها، فعالیت سیاهچالهها و وجود جوهای بسیار داغ در جهان اولیه کمک کند. این کشف همچنین نشان میدهد که خوشههای کهکشانی در آغاز تاریخ کیهان، بسیار پرانرژیتر و پویاتر از تصورات پیشین بودهاند و مطالعه آنها کلید فهم تکامل بزرگترین ساختارهای کیهانی امروز است.