در مقیاس‌های کیهانی، رویدادهایی رخ می‌دهند که تصور آن برای ذهن ما دشوار است. یکی از پرانرژی‌ترین این رویدادها، برخورد خوشه‌های کهکشانی است؛ مجموعه‌های عظیمی که هر کدام شامل هزاران کهکشان هستند. به تازگی، ستاره‌شناسان دو خوشه کهکشانی را شناسایی کرده‌اند که پس از یک برخورد عظیم در گذشته، اکنون بار دیگر تحت تاثیر گرانش به سوی هم بازمی‌گردند تا نمایشی حتی بزرگتر را رقم بزنند. با آوا استار همراه شوید تا داستان این برخورد کیهانی دو مرحله‌ای را بررسی کنیم.
- ستاره‌شناسان دو خوشه کهکشانی (با نام PSZ2 G181) را رصد کرده‌اند که حدود یک میلیارد سال پیش با یکدیگر برخورد کرده‌اند.
- شواهد این برخورد، امواج شوک عظیمی است که اکنون در فاصلۀ ۱۱ میلیون سال نوری از یکدیگر قرار دارند و یک رکورد محسوب می‌شوند.
- این دو خوشه در حال بازگشت به سوی یکدیگر هستند و برای یک برخورد دوم و نادر آماده می‌شوند.
- این سامانه نسبت به دیگر خوشه‌های برخوردی شناخته‌شده جرم کمتری دارد و فرصتی بی‌همتا برای مطالعه فیزیک این برخوردها در محیطی متفاوت فراهم می‌کند.
خوشه‌های کهکشانی: بزرگترین ساختارهای عالم
خوشه‌های کهکشانی، بزرگترین ساختارهای جهان هستند که تحت گرانش خود منسجم باقی مانده‌اند. این مجموعه‌های غول‌پیکر نه تنها از هزاران کهکشان، بلکه از مقادیر عظیمی گاز فوق‌العاده داغ و ماده تاریک نیز تشکیل شده‌اند. وقتی دو خوشه از این مجموعه‌ها با یکدیگر برخورد می‌کنند، یکی از پرانرژی‌ترین رویدادهای شناخته‌شده در کیهان رخ می‌دهد که تأثیرات عمیقی بر تکامل ساختارهای بزرگ‌مقیاس عالم می‌گذارد.
یک برخورد در گذشته: داستان اولین رویارویی
در فاصله‌ای حدود ۲.۸ میلیارد سال نوری از ما، دو خوشه کهکشانی با نام PSZ2 G181.06+48.47 قرار دارند. رصدهای انجام شده با تلسکوپ‌های پرتو ایکس چاندرا و XMM-Newton نشان می‌دهد که این دو خوشه حدود یک میلیارد سال پیش با سرعتی بسیار بالا برای نخستین‌بار از میان یکدیگر عبور کرده‌اند. این برخورد خشونت‌آمیز، امواج شوک عظیمی را در گاز داغ میان‌خوشه‌ای پدید آورده که امروزه در داده‌های رادیویی و پرتو ایکس به صورت ساختارهایی هلالی و کمانی شکل دیده می‌شوند. این جبهه‌های شوک اکنون با فاصله‌ای حدود ۱۱ میلیون سال نوری از هم قرار دارند که یک رکورد در میان برخوردهای خوشه‌ای محسوب می‌شود.
آماده‌باش برای دور دوم: چرا این برخورد دوباره رخ می‌دهد؟
هرچند این دو خوشه پس از برخورد اول از یکدیگر دور شده‌اند، اما داستان اینجا به پایان نمی‌رسد. نیروی گرانش عظیم میان آن‌ها همچنان پابرجاست و مانند یک کش کیهانی، در حال کند کردن حرکت و کشیدن آن‌ها به سوی یکدیگر است. تحلیل سه جبهه شوک متمایز در داده‌های پرتو ایکس، مسیر بازگشت خوشه‌ها به سوی مرکز گرانشی مشترکشان را تأیید می‌کند. این یعنی آن‌ها در مسیر یک برخورد دوم و بسیار نادر قرار دارند؛ رویدادی که فرصتی بی‌نظیر برای مطالعه دقیق دینامیک این ادغام‌های کیهانی فراهم می‌کند.
چرا این رویداد برای دانشمندان اهمیت دارد؟
بیشتر برخوردهای خوشه‌ای که تاکنون مطالعه شده‌اند، در سامانه‌هایی با جرم بسیار زیاد رخ داده‌اند. اما خوشه PSZ2 G181 جرم نسبتاً کمتری دارد. مطالعه این سامانه به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا تفاوت‌های موجود در فرآیندهایی مانند شتاب‌گیری ذرات، گسترش امواج شوک و رفتار ماده تاریک را در محیط‌های کم‌جرم‌تر بررسی کنند. علاوه بر این، فاصله بسیار زیاد میان امواج شوک در این سامانه، مدل‌های فعلی را به چالش می‌کشد و نشان می‌دهد که شرایط خاصی در این برخورد حاکم بوده است.
گام‌های بعدی: نگاه تلسکوپ‌ها به آینده
دانشمندان به پایش دقیق این سامانه شگفت‌انگیز با استفاده از رصدهای چندطول‌موجی ادامه خواهند داد؛ از آرایه‌های رادیویی قدرتمند مانند LOFAR گرفته تا تصویربرداری‌های عمیق‌تر با تلسکوپ‌های پرتو ایکس چاندرا و XMM-Newton. تحقیقات آینده به بررسی دقیق‌تر توزیع جرم، مقیاس و دینامیک این نمایش کیهانی خواهد پرداخت. شناخت بهتر این ادغام، به‌ویژه با نزدیک شدن به برخورد دوم، نویدبخش گسترش دانش ما درباره فیزیک پنهان در پس تکامل کهکشان‌هاست.
مترجم: سوگند متقی
منبع: Sky at Night Magazine