عجیب‌ترین ساختارهای کیهانی که در سال ۲۰۲۱ کشف شد
در سال میلادی گذشته، کشف‌های هیجان‌انگیزی در زمینه‌ی شناخت ما از کیهان انجام شد که برخی از آن‌ها پیشرفت زیادی در کیهان‌شناسی ایجاد می‌کنند. در اینجا برخی از عجیب‌ترین ساختارهای کیهانی کشف شده در سال ۲۰۲۱ را با هم مرور می‌کنیم.
ابزارهای رصدی زمینی و فضایی به ثبت داده‌هایی از همسایگی نزدیک ما در کیهان گرفته تا فضای دوردست مشغول هستند. تلسکوپ فضایی هابل در مدار بیش از ۴۸۰ کیلومتری بر فراز زمین می‌چرخد و ده‌ها میلیون سال نوری تا بسیاری از اجرام میان‌ستاره‌ای که مطالعه می‌کند، فاصله دارد اما همچنان به‌خوبی این دورکاری را پیش می‌برد. حالا تلسکوپ فضایی جیمز وب هم قرار است تا ماه‌های آینده نخستین نگاه را به ساختارهای کیهانی داشته باشد تا تحولی در اکتشافات نجومی ایجاد کند.
حتی در سالی که گذشت و با وجود آنکه جهان به‌شدت با همه‌گیری کرونا دست‌وپنجه نرم می‌کرد، اکتشافات فضایی عجیب و شگفت‌انگیز مانند کشف اسرار ابرسیاهچاله‌ها و ابرساختارهای مغناطیسی نامرئی و کشف سیارات فراخورشیدی ادامه داشت و نگاه بشر را به زیبایی‌ها و شگفتی‌های بیشتری از کیهان گشود.
برای یادآوری اینکه جهان چقدر گسترده است و اینکه هر چقدر از زمین دورتر می‌شویم، کیهان عجیب‌تر می‌شود، در اینجا ۱۰ نمونه از شگفت‌انگیزترین، شدیدترین و رازآلودترین ساختارهای فضایی کشف شده در سال ۲۰۲۱ را مرور می‌کنیم.
۱. پک‌من ستاره‌خوار در آسمان جنوبی
در سالی که گذشت دانشمندان بقایای ستاره‌ای بسیار شبیه به پک‌من را شناسایی کردند که به‌خوبی برای طرفداران این بازی ویدیویی کلاسیک قابل تشخیص است. این جرم که به‌طور رسمی N 63A نام گرفته است، بقایای ستاره‌ای است که تحت جرم عظیم خود، در ابر ماژلانی بزرگ که در فاصله‌ی ۱۶۳ هزار سال نوری از کهکشان راه شیری قرار دارد، درون خود فروریخته است.
N 63A
Credit: NASA/ESA/HEIC and The Hubble Heritage Team (STScI/AURA)
پراکندگی حاصل از گاز فوق داغ به‌طور اتفاقی این شکل را به خود گرفته است. اما گلوله‌های قدرت درخشانی که در مسیر پک‌من کیهانی قرار گرفته‌اند، تصادفی نیستند. به گفته‌ی پژوهشگران ناسا، این گلوله‌ها ستاره‌های جوانی هستند که از همان ابر گازی ساخته شده‌اند که مدت‌ها پیش ستاره‌ی اصلی پک‌من را ایجاد کرده بودند. اکنون اما زندگی آن به پایان رسیده است.
۲. عروس دریایی روح-مانند، برخاسته از دنیای مردگان
خوشه‌های کهکشانی بزرگ‌ترین ساختارهای شناخته شده در کیهان هستند که توسط گرانش به یکدیگر متصل شده‌اند. آن‌ها می‌توانند شامل هزاران کهکشان، ابرهای عظیم گاز داغ و گاهی روح درخشان یک یا دو ساختار مشابه عروس دریایی باشند. در خوشه‌ی کهکشانی Abell 2877 که در آسمان نیمکره‌ی جنوبی و در فاصله‌ی ۳۰۰ میلیون سال نوری از زمین قرار دارد، ستاره‌شناسان یکی از این عروس‌های دریایی را کشف کرده‌اند. ژله‌ی کیهانی که تنها در یک نوار باریک از طیف امواج رادیویی قابل مشاهده است و بیش از ۱ میلیون سال نوری عرض دارد.
ساختار عروس دریایی-مانند در خوشه‌ی Abell 2877
Credit: Torrance Hodgson, ICRAR/Curtin University
بر اساس مطالعه‌ای که ۱۷ مارس (۲۷ اسفند ۱۳۹۹) در «استروفیزیکال ژورنال» (Astrophysical Journal) منتشر شد، تا کنون هیچ ساختاری به این بزرگی در چنین نوار نوری باریکی دیده نشده بود. ممکن است این ژله‌ی کیهانی در واقع یک «ققنوس رادیویی» باشد.
ساختاری کیهانی که از یک انفجار پرانرژی مانند انفجار سیاهچاله ایجاد شده است، طی میلیون‌ها سال با انبساط ساختار و از دست دادن انرژی الکترون‌های آن محو می‌شود و در نهایت توسط یک رویداد عظیم کیهانی دیگر (مانند برخورد دو کهکشان) دوباره انرژی می‌گیرد. نتیجه‌ی این رویداد، یک ساختار عظیم است که در فرکانس‌های رادیویی خاص بسیار می‌درخشد اما در فرکانس‌های رادیویی دیگر به‌سرعت محو می‌شود. این یک روح، یک عروس دریایی و یک ققنوس کیهانی است!
۳. یک سیاره‌ی بسیار نادر در بینی شکارچی
در سال ۲۰۲۱ دانشمندان شواهد قانع‌کننده‌ای یافتند که نشان می‌دهد نادرترین نوع سیاره در کیهان، یک جهان یکتا که به‌طور همزمان به دور سه ستاره می‌چرخد، در نوک بینی بزرگ و گازی صورت فلکی شکارچی (جبار) قرار گرفته است.
منظومه‌ی ستاره‌ای که به نام «جی‌دابلیو اوریونیس» (GW Orionis) شناخته می‌شود و در فاصله‌ی ۱۳۰۰ سال نوری از زمین قرار گرفته است، یک هدف وسوسه‌انگیز برای مطالعه است. با سه حلقه‌ی غبارآلود و نارنجی که داخل یکدیگر قرار گرفته‌اند، این سیستم به معنای واقعی کلمه مانند یک چشم گاو نر غول‌پیکر در آسمان به‌نظر می‌رسد.
طرحی گرافیکی از منظومه‌ی ستاره‌ای GW Orionis
Credit: ESO/Exeter/Kraus et al./L. Calçada
در مرکز این چشم گاو سه ستاره وجود دارد، دو ستاره در یک مدار دوتایی محکم به یکدیگر قفل گرانشی شده‌اند و سومی به‌طور گسترده در اطراف دو ستاره‌ی دیگر می‌چرخد. در مقاله‌ای که ۱۷ سپتامبر (۲۶ شهریور) در نشریه‌ی «ماهنامه‌ی رویال استرونومیکال سوسایتی» (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society) یا ام‌ان‌رس منتشر شد، پژوهشگران بر اساس داده‌های قبلی نشان دادند که یک ناهماهنگی لرزان در سه حلقه‌ی منظومه‌ی ستاره‌ای، تقریبا به به‌طور قطعی بر اثر وجود یک سیاره‌ی بزرگ به اندازه‌ی مشتری داخل یکی از حلقه‌ها ایجاد شده است. اگر توسط تحقیقات آینده تأیید شود، این جهان عظیم به اولین سیاره‌ی کشف شده پیرامون یک سه‌گانه یا سیاره‌ای که به دور سه ستاره می‌چرخد تبدیل خواهد شد.
۴. پرتاب مارپیچ انرژی سیاهچاله
در سال ۲۰۱۹ پژوهشگران نخستین عکس و تا کنون تنها نخستین تصویر از یک سیاهچاله، ساختاری غول‌پیکر با جرمی حدود ۶٫۵ میلیارد برابر خورشید و در فاصله‌ی ۵۵ میلیون سال نوری از زمین در کهکشان مسیه ۸۷ (M87) را منتشر کردند. در سال ۲۰۲۱ دانشمندان با استفاده از رصدخانه‌ی آرایه بسیار بزرگ (Very Large Array) در نیومکزیکو، نگاه دوباره‌ای به این جرم عظیم انداختند و این بار بر جریان‌های عظیم ماده و انرژی که از مرکز سیاهچاله فوران می‌کند، تمرکز کردند.
فوران انرژی سیاهچاله
Credit: Pasetto et al., Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
تجزیه‌وتحلیل این تیم نشان داد که این جت غول‌پیکر یک تیرانداز دقیق است. اما این پرتابه توسط یک میدان مغناطیسی مارپیچ که از سیاهچاله تا اعماق فضا به طول ۳۳۰۰ سال نوری امتداد دارد، به شکل یک ساختار عجیب مارپیچ دوگانه درآمده است. به گفته‌ی پژوهشگران، این طولانی‌ترین میدان مغناطیسی است که تا کنون در یک جت کهکشانی کشف شده است و نمای تازه‌ای از یکی از رایچ‌ترین پدیده‌های جهان ارائه می‌دهد.
۵. مانع نامرئی محافظ مرکز کهکشان
مرکز کهکشان راه شیری مانند یک شتاب‌دهنده‌ی ذرات غول‌پیکر عمل می‌کند و پرتوهایی از ماده‌ی باردار به نام پرتوهای کیهانی را با سرعت نزدیک به سرعت نور، به کیهان پرتاب می‌کند. اما هنگامی که محققان طی مطالعه‌ی ۹ نوامبر (۱۸ آبان) در نشریه‌ی «نیچر کامیونیکیشنز» (Nature Communications) سعی کردند از چگالی پرتوهای کیهانی در نزدیکی مرکز کهکشان نقشه‌برداری کنند، چیزی بسیار گیج‌کننده یافتند.
مانع مخفی در مرکز کهکشان
Credit: Pasetto et al., Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
حتی زمانی که پرتوهای کیهانی به‌طور انبوه از مرکز کهکشان فوران کردند، یک مانع مرموز در برابر آن‌ها وجود داشت که از ورود بخش بزرگی از پرتوهای کیهانی به نواحی مرکزی کهکشان جلوگیری می‌کرد. این تیم فقط توانست حدس‌هایی درباره‌ی منبع این مانع پرتوی کیهانی بزند و پیشنهاد کرد که می‌تواند یک آشفتگی از میدان‌های مغناطیسی مرتبط با سیاهچاله‌ی مرکزی کهشکان ما «کمان ای*» (*Sagittarius A) باشد.
۶. کارخانه‌ی عظیم کهکشان‌سازی باستانی
در مطالعه‌ای که ۲۶ اکتبر (۴ آبان) در نشریه‌ی «استرونومی اند استروفیزیکس» (Astronomy & Astrophysics) منتشر شد دانشمندان از کشف یک کارخانه‌ی کشتی‌سازی کیهانی عظیم خبر دادند که کهکشان‌ها در آن ساخته می‌شوند، مشابه همان ساختاری که راه شیری ما در آن رشد کرده است.
این ساختار غول‌پیکر که «پیش‌خوشه» (Protocluster) نام دارد، شامل بیش از ۶۰ کهکشان است و ۱۱ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد. این خوشه در بخشی از کیهان قرار گرفته است که تنها ۳ میلیارد سال سن دارد.
خوشه‌ی کهکشان‌ساز PHz-G237
Credit: ESA/Herschel and XMM-Newton; NASA/Spitzer; NAOJ/Subaru; Large Binocular Telescope; ESO/VISTA. Polletta, M. et al. 2021; Koyama, Y. et al. 2021
پیش‌خوشه‌هایی مانند این، در مناطقی از فضا شکل می‌گیرند که نوارهای بلندی از گاز، به نام رشته‌ها با هم برخورد می‌کنند و مجموعه‌ای از هیدروژن برای ادغام گرانش به ستاره‌ها و کهکشان‌ها فراهم می‌کنند.
به گفته‌ی پژوهشگران، به‌نظر می‌رسد که کهکشان‌های جوانی که در این کارخانه‌ی کشتی‌سازی گرد هم می‌آیند، با سرعتی هولناک و تقریبا غیرواقعی در حال رشد هستند. این یافته نشان می‌دهد که اثر پیش‌خوشه‌های باستانی در شکل دادن بنیان‌های کیهان امرزوی بسیار بیشتر از تصور پژوهشگران بوده است.
۷. یک حفره به گستره‌ی ۵۰۰ سال نوری در کهکشان راه شیری
دو ابر گازی، هر دو مشابه هم در کهکشان راه شیری کنار هم جای گرفته‌اند. این استان‌های عظیم از گازهای ستاره‌ساز که با عنوان «خوشه‌های مولکولی» (Molecular Clusters) شناخته می‌شوند، در سراسر آسمان کشیده شده‌اند و به‌نظر می‌رسد که پلی میان صورت‌های فلکی ثور(گاو) و برساوش تشکیل می‌دهند. این یک داستان آسمانی از عشق ستارگان است و طبق تحقیقات اخیر همچنین یک خطای دید عظیم است.
طرحی گرافیکی از حفره‌ی عظیم در ابرهای مولکولی صورت‌های فلکی برساوش-گاو
Credit: Alyssa Goodman/Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian
نقشه‌های سه‌بعدی جدید از این منطقه که توسط رصدخانه‌ی فضایی گایا (Gaya) آژانس فضایی اروپا تهیه شده است، نشان می‌دهد که این ابرهای موج‌دار در واقع صدها سال نوری از هم فاصله دارند و توسط یک گوی عظیم و خالی کاملا بدون گاز، غبار و ستارگان از هم جدا شده‌اند.
بر ساسا مطالعه‌ای که ۲۲ سپتامبر (۳۱ شهریور) در «استروفیزیکال ژورنال لترز» (Astrophysical Journal Letters) منتشر شد، این حفره‌ی تازه کشف شده، که ابرحباب برساوش-ثور (Perseus-Taurus Supershell) نام گرفته است، حدود ۵۰۰ سال نوری وسعت دارد و احتمالا میلیون‌ها سال پیش توسط یک ابرنواختر عظیم و فاجعه‌بار ایجاد شده است. به گفته‌ی پژوهشگران این انفجار باستانی احتمالا شکل‌گیری ستاره‌ها را در لبه‌های ابرحباب سرعت بخشیده و به این تراژدی برخورد ستاره‌ها، پایانی خوش داده است.
۸. منظومه‌ی شمسی درون تونل مغناطیسی
ممکن است زمین، همراه با دیگر اجرام منظومه‌ی شمسی و برخی از ستارگان نزدیک، درون یک تونل مغناطیسی غول‌پیکر به دام افتاده باشند اما ستاره‌شناسان هنوز علت آن را نمی‌دانند. پژوهشگران در مقاله‌ای که در پایگاه داده‌ی پیش‌چاپ arXiv منتشر شد، پیشنهاد کردند که ممکن است یک لوله از چرخش‌های مغناطیسی عظیم، به طول ۱۰۰۰ سال نوری و با چشم غیرمسلح نامرئی منظومه‌ی شمسی را دربر گرفته باشد.
جهت تونل مغناطیسی اطراف منظومه‌ی شمسی در آسمان شب
Credit: Dominion Radio Astrophysical Observatory/Villa Elisa telescope/ESA/Planck Collaboration/Stellarium/J. West
تحقیقات این تیم درباره‌ی دو نمونه از درخشان‌ترین ساختارهای گازی که در همسایگی کهکشانی ما گسترش یافته‌اند، یعنی «مهمیز قطبی شمالی» (North Polar Spur) و «ناحیه‌ی بادبزنی» (Fan Region) نشان داد که با وجود آنکه این دو ساختار در دو سمت متفاوت آسمان قرار گرفته‌اند، اما ممکن است به هم مرتبط باشند. به گفته‌ی پژوهشگران عامل اتصال این ساختارها، چرخندهای دراز و پیچ خورده‌ی ذرات باردار و میدان‌های مغناطیسی هستند که مانند یک تونل خمیده، هر چیزی که بین آن‌ها قرار داشته باشد، ازجمله منظمه‌ی شمسی را می‌پوشانند.
مشخص نیست که این تونل مغناطیسی از کجا آمده است اما نویسندگان مقاله پیشنهاد کردند که ساختارهای پیچشی مانند این می‌توانند در همه جای جهان وجود داشته باشند و احتمالا بخشی از شبکه‌ای فراگیر از خطوط متقاطع میدان‌های مغناطیسی هستند.
۹. نخستین نگاه به یک ستاره‌ی اسپاگتی شده
سیاهچاله‌ها همه‌چیزخواران قدرتمندی هستند. هنگامی که یک ستاره‌ی بدشانس نزدیک یکی از این اجرام می‌شود، گرانش شدید سیاهچاله، ستاره را در فرآیندی به نام اسپاگتی شدن به شکل رشته‌ای دراز به سوی خود می‌کشد. در ماه می (اردیبهشت) پژوهشگران این فرآیند نامنظم را برای نخستین بار به‌طورمستقیم مشاهده کردند که طی آن یک سیاهچاله در فاصله‌ی ۷۵۰ میلیون سال نوری از زمین و با جرم ۳۰ میلیون برابر خورشید، ستاره‌ای در حال عبور را در چنگال خود به دام انداخت.
طرحی گرافیکی از اسپاگتی شدن ستاره
Credit: NASA//CXC/M. Weiss
این رویارویی فاجعه‌بار فلاش (نور لحظه‌ای) درخشانی از نور در طیف مرئی، پرتو ایکس و امواج رادیویی ایجاد کرد که تلسکوپ‌های روی زمین به‌وضوح توانستند آن را تشخیص دهند. رصدها همچنین یک الگوی غیرمعمول از خطوط طیفی نشری جذبی را در اطراف قطب‌های سیاهچاله نشان داد که در آن رشته‌ای از نور، مانند یک توپ نخی، بارها به دور سیاهچاله پیچیده شده است. چون بیشتر خطوط جذبی معمولا در نزدیکی خط استوای سیاهچاله ظاهر شده‌اند، مشخص شد که دانشمندان عملا شاهد فرآیند اسپاگتی شدن ستاره‌ای هستند.
۱۰. یک مکعب مرموز در نیمه‌ی دور ماه
برای جرمی که در نیمه‌ی دور ماه دیده شد، شاید کلبه‌ی مرموز عنوان خوبی باشد. ماه‌نورد «یوتو ۲» (Yutu 2) چین این ناهنجاری معکب-شکل را ۲۹ اکتبر (۷ آبان) مشاهده کرد و عکس ثبت شده نشان می‌دهد که جسمی درست بالای افق یکنواخت ماه بیرون زده است.
مکعب عجیب روی سطح ماه از نگاه ماه‌نورد چین
Credit: CNSA/Our Space
آیا این جرم یک «هِرم‌سنگ» (Obelisk) یا مونولیت مانند فیلم «۲۰۰۱:ادیسه‌ی فضایی» استنلی کوبریک است؟ یا چیزی بسیار معمولی مانند یکی از سنگ‌های متعدد ماه؟ به گفته‌ی اداره‌ی ملی فضایی چین دو یا سه ماه طول می‌کشد تا یوتو ۲ نگاهی دقیق‌تر به این جرم داشته باشد. تا آن زمان همچنان خوش‌بینانه به آسمان نگاه خواهیم کرد.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از ساختار عظیم کیهانی اَبَرخوشه‌ی کهکشانی لانیاکا و جایگاه کهکشان راه شیری در آن
Credit: Nature
منبع: Live Science
