رصد یک "کارخانه ستاره‌سازی" در قلب کهکشان راه‌شیری

به گزارش اسپیس، یافته‌های محققان نشان داده است که بیشتر ستارگان جوان در مرکز متراکم کهکشان‌ها با پیوندهای سست تشکیل شده و در طول میلیون‌ها سال بیشتر از هم یکدیگر می‌شوند.  

ستاره شناسان با استفاده از دوربین فروسرخ "HAWK-I" در تلسکوپ بسیار بزرگ(VLT) واقع در شیلی، به انجام کاوشی موسوم به "GALACTICNUCLEUS" پرداختند و منطقه‌ای به مساحت ۶۴ هزار سال نوری مربع در اطراف مرکز کهکشان را با جزئیاتی بیشتر از همیشه مطالعه کردند.

به رغم اینکه جمعیت متراکمی از ستارگان در قلب کهکشان راه شیری در فاصله تقریبی ۲۶ هزار سال نوری از زمین وجود دارد، تاکنون تنها بخش کوچکی از این ستارگان مشاهده شده‌اند.

با ردیابی مقداری از جرم ستاره‌ای گم شده در این ناحیه و جمع آوری داده‌های سه میلیون ستاره، محققان توانستند برای اولین بار ویژگی‌های این ستاره‌های جوان را مطالعه کنند.

فرانسیسکو نوگراس-لارا(Francisco Nogueras-Lara)، محقق و عضو تیم تحقیقاتی موسسه نجوم ماکس پلانک، در بیانیه‌ای گفت: مطالعه ما گامی بزرگ رو به جلو در جهت یافتن ستاره‌های جوان در مرکز کهکشان است. جرم کلی ستاره‌های جوانی که ما یافتیم بیش از ۴۰۰ هزار برابر جرم خورشید است که تقریباً ۱۰ برابر بیشتر از مجموع جرم دو خوشه ستاره‌ای عظیمی است که پیش از این در این ناحیه مرکزی کشف شده بودند.

یافته‌های این تیم با ایده‌های قبلی مبنی بر اینکه ستارگان در مرکز کهکشان ما در خوشه‌های فشرده شکل گرفته‌اند، در تضاد است و می‌تواند به دانشمندان در درک بهتر شکل‌گیری سریع ستاره‌ها در روزهای اولیه کیهان یا به اصطلاح در "کهکشان‌های ستاره‌فشان" کمک کند.

کهکشان‌های ستاره‌فشان، سالانه ده‌ها یا حتی صدها جرم خورشیدی در سال تولید می‌کنند. این ستاره‌زایی پر سرعت در پی فوران‌هایی چند میلیون ساله رخ می‌دهد که  دوره‌های زمانی نسبتاً کوتاهی در مقیاس‌های کیهانی هستند.

تصور می‌شود که این نرخ بالای تشکیل ستاره در کهکشان‌ها زمانی که جهانِ ۱۳.۸ میلیارد ساله حدود تنها چهار میلیارد سال سن داشته است، رایج بوده است.

اگرچه سرعت ستاره‌زایی در کهکشان راه شیری کم است اما این موضوع مانعی برای اخترفیزیکدانان در استفاده از آن برای تحقیق در مورد تولد ستاره‌ها در سایر کهکشان‌ها نبوده است.

نرخ تشکیل ستاره در فاصله‌ی حدودی ۱۳۰۰ سال نوری از سیاهچاله مرکزی راه شیری موسوم به کمان‌ای(Sagittarius A*)، ۱۰ برابر بیشتر از سایر نواحی کهکشان ما است و برای ۱۰۰ میلیون سال اخیر چنین بوده است. این بدان معناست که هسته کهکشان راه شیری یک نماینده مناسب برای کهکشان‌های ستاره فشان یا حتی کهکشان‌های متعلق به ۱۰ میلیارد سال پیش است.

تشکیل ستاره در مرکز کهکشان

برای رصد ناحیه مرکزی کهکشان، ستاره‌شناسان باید چندین چالش را در نظر بگیرند. مورد اول وجود غبار غلیظ در دیسک کهکشان راه شیری است که هسته کهکشان را از دید ما پنهان می‌کند. یکی از راه‌های مقابله با آن، انجام مشاهداتی در طول موج‌های مادون قرمز، میلی‌متری یا رادیویی است که می‌توانند از میان غبار عبور کنند. با این وجود حتی پس از پرداختن به این مشکل، متراکم بودن مرکز کهکشانی باعث می‌شود که تشخیص ستارگان به جز پرجرم‌ترین ستاره‌ها از یکدیگر سخت باشد.

تا پیش از این یافته‌های جدید، اخترشناسان تنها توانسته بودند حدود ۱۰ درصد از جرم ستاره‌ای را که پیش‌بینی می‌شد در اطراف کمان‌ای ساکن باشد، بیابند که در دو خوشه کهکشانی عظیم و تعداد زیادی از ستاره‌های منزوی جا گرفته‌اند.

تلسکوپ بسیار بزرگ از مجموعه‌ای از تلسکوپ‌های ۲۶ فوتی(هشت متری) تشکیل شده است و می‌تواند با استفاده از روشی به نام تصویربرداری هولوگرافیک به منظور از بین بردن اثرات تاری جو زمین بر روی تصاویر کهکشانی، چندین عکس را با یکدیگر ترکیب کند. این امر به اخترشناسان اجازه داد تا منطقه مورد نظر را با جزئیات دقیق بررسی کنند و نشان دهند که منطقه‌ای به نام "کمان‌بی‌۱"(Sagittarius B۱) تعداد ستارگان جوان بیشتری نسبت به مشاهدات قبلی دارد.

شواهدی از تشکیل ستاره از درون به بیرون

اگرچه این تیم تنها قادر به مطالعه برخی از پرجرم‌ترین ستارگان در کمان B۱ بود، اما آنها توانستند روشنایی و تابندگی هر ستاره را دریابند. تابندگی(luminosity) به میزان نوری گفته می‌شود که یک ستاره در یک دوره زمانی مشخص ساطع می‌کند.

با بررسی توزیع آماری تابندگی ستارگان محققان می‌توانند طول عمر آن‌ها، تعداد ستاره‌ها، زمان تشکیل آن‌ها و در نتیجه تکامل ستاره‌زایی در مرکز کهکشان را ردیابی کنند.

محققان همچنین دریافتند که ستارگان در کمان B۱ بخشی از یک خوشه عظیم نیستند، بلکه پراکنده‌تر هستند. این نشان می‌دهد که ستارگان با پیوندهای سست تشکیل شده‌اند که طی میلیون‌ها سال از بین رفته‌اند.

آن‌ها همچنین دریافتند که کمان B۱ و درونی‌ترین مناطق مرکز کهکشانی پر از ستاره‌های مسن‌تر با سن بالای هفت میلیارد سال هستند، در حالی که کمبود ستاره‌های بین دو تا هفت میلیارد سال حس می‌شود. این ممکن است نشان دهد که تشکیل ستاره در مرکز کهکشان راه شیری از درونی‌ترین نواحی آن آغاز شده و سپس به سمت بیرون گسترش می‌یابد.

با مطالعه مستقیم نور جمعیت ستاره‌ای کمان B۱ و با استفاده از طیف‌نگاری برای ارزیابی ترکیب آن‌ها، محققان می‌توانند به طور جداگانه برخی از ستاره‌های بسیار جوان را در این ناحیه شناسایی کنند.

اخترشناسان همچنین حرکت سریع ستارگان کمان B۱ را که به تازگی در مرکز کهکشان قرار گرفته‌اند طی چندین سال ردیابی خواهند کرد و نحوه تغییر موقعیت آنها نسبت به یکدیگر را مشاهده خواهند کرد. این کار به درک نحوه قرارگیری گروه‌های ستاره‌ای در ابتدای تولد کمک می‌کند.