بیگ بنگ/ بر اساس تحقیقی که اخیرا توسط دانشگاه “کلرادو بولدر” انجام شده، کهکشان ها عناصر سنگینی را که در نتیجه تشکیل ستاره ها به وجود آمده اند را با پرتابی به فاصله یک میلیون سال نوری به هاله پیرامون و فضای اطراف کهکشان “هدر” می دهند.
کهکشان های مارپیچی همچون کهکشان راه شیری، که توسط “محیط کهکشانی” محاصره شده اند و به رنگ سیاه در مرکز تصویر دیده می شوند. به هر حال، “محیط کهکشانی” حاوی گاز های بسیار داغی است که با رنگ های قرمز، نارنجی و سفید مشخص شده اند و از کهکشان های مرکزی سنگین ترند. طیف نگار ریشه ای کیهانی روی تلسکوب هابل یک طیف نگار فرابنفش است که می تواند این رشته ها و توده های گازی را بررسی کند.
این تحقیق که اخیرا در “یادداشت های ماهانه انجمن نجوم سلطنتی” منتشر شده، نشان می دهد که اتم های اکسیژن، کربن و آهن بیشتری در هاله آلاینده و گازی شکل بیرون کهکشان ها نسبت به داخلشان وجود دارد که این امر موجب کمبود مواد خام لازم برای ساخت ستاره ها و سیاره ها می شود. به نقل از بنجامین اپنهایمر، اخترفیزیکدان و دستیار تحقیقاتی ستاره شناسی در دانشگاه بولدر و نویسنده این مقاله: « پیش از این تصور می شد که عناصر سنگین در نسل های آینده ستارگان بازیافت خواهند شد و در ساخت سیستم های سیاره ای مشارکت خواهند کرد، ولی مبرهن است که کهکشان ها بازیافت کننده های خوبی نیستند.»
مخزن تقریبا نامرئی از گاز که یک کهکشان را احاطه می کند و به محیط کهکشانی“circumgalactic medium”مشهور است، نقشی اساسی در چرخه عنصرها داخل و خارج کهکشان دارد، ولی مکانیزم های اساسی این چرخه هنوز شناخته شده نیستند. یک کهکشان معمولی قطری معادل ۳۰۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰۰ سال نوری دارد در حالی که “محیط کهکشانی”می تواند تا ۱۰۰۰۰۰۰ سال نوری باشد. محققان از اطلاعاتی که توسط طیف نگار رشته ای کیهانی، یک ابزار ۷۰ میلیون دلاری که توسط تیم مهندسی بولدر طراحی و توسط بولدر که تاسیساتی تحت نظر مرکز هوافضای کلرادو است ساخته شده، برای مطالعه ترکیب “محیط کهکشانی”استفاده کردند.
این طیف نگار روی تلسکوپ هابل ناسا سوار شده است از طیف نگاری فرابنفش برای مطالعه تکامل جهان استفاده می کند. کهکشان های مارپیچی همچون کهکشان راه شیری به طور فعال ستاره های جدید تولید می کند و آبی رنگ هستند در حالی که کهکشان های بیضوی تولید ستاره کمی دارند و به رنگ قرمز دیده می شوند. هر دو گونه از کهکشان ها ده ها و صدها میلیون ستاره دارند که عناصر سنگین تولید می کنند. بعد از اجرای چند شبیه سازی، محققان دریافتند که “محیط کهکشانی”در هر دو نوع کهکشان بیشتر از نصف عناصر سنگین کهکشان را شامل می شود، که نشان می دهد کهکشان ها به اندازه ای که تصور می شد در حفظ عناصر سنگینشان کارآمد نیستند.
یک کهکشان به گستردگی حدود 30،000 به 100،000 سال نوری را مشاهده می کنید در حالی که هاله ی گازی اطرافش می تواند گستردگی تا یک میلیون سال نوری هم داشته باشد.
یک کهکشان به گستردگی حدود ۳۰،۰۰۰ به ۱۰۰،۰۰۰ سال نوری را مشاهده می کنید در حالی که هاله ی گازی اطرافش می تواند گستردگی تا یک میلیون سال نوری هم داشته باشد.
رابرت کرین، یک عضو تحقیقاتی دانشگاه جان مور لیورپول و کمک نویسنده این مقاله، می گوید: « شباهت قابل توجه کهکشان هایی که ما در شبیه سازی ها استفاده کردیم با کهکشان هایی که توسط طیف نگار رصد شده است ما را قادر می سازد که یافته ها را با اعتماد به نفس بیشتری تفسیر کنیم.» شبیه سازی های جدید همچنین این حقیقت سردرگم کننده را که اکسیژن کمتری پیرامون کهکشان های بیضوی نسبت به مارپیچی هست را توضیح می دهد.
پروفسور جوپ شای، استادی در دانشگاه لایدن در هلند و کمک نویسنده این مقاله، می گوید: «کهکشان های بیضوی داغتر از کهکشان های مارپیچی می باشند. دمای بالا که به یک میلیون درجه کلوین می رسد، غلظت اکسیژن را که پنج مرتبه یونیزه شده است را کاهش می دهد و همین یون است که توسط طیف نگار تلسکوپ هابل مشاهده شده است.»
در مقابل، این دما در کهکشان های مارپیچی ۳۰۰۰۰۰ درجه کلوین است که حدود ۵۰ مرتبه از دمای سطح خورشید بالاتر است. اپنهایمر می گوید: « مقدار بسیار زیادی انرژی از انفجار ابرنواخترها و سیاهچاله های پرجرم نیاز است تا این عناصر سنگین به فضای پیرامون کهکشان پرتاب شوند. این یک فرآیند سخت و طولانی است که ۱۰ میلیارد سال طول می کشد، که بدین معنی است که در کهکشانی مانند راه شیری، اکسیژن فوق العاده یونیزه شده که ما می بینیم؛ قبل از تولد خورشید وجود داشته است.»
