ستاره‌شناسان به علت شکل عجیب وسط کهکشان آندرومدا پی بردند

خوشه‌ی ستاره‌ای عجیبی در مرکز کهکشان آندرومدا قرار دارد. این کهکشان که ۲/۵ میلیون سال نوری از زمین فاصله‌ دارد نزدیک‌ترین همسایه‌ی راه شیری است. این شکل عجیب سال‌ها دانشمندان را به فکر فرو برده بود. بااین‌حال پژوهش‌های جدید در رابطه با چگونگی برخورد کهکشان ها و سیاهچاله‌های کلان جرم مرکز آن‌ها، توجیهی برای این خوشه‌ی عجیب فراهم کرده‌اند. به نظر می‌رسد دلیل به وجود آمدن این خوشه لگدی گرانشی است؛ فرآیندی مشابه لگد تفنگ اما در مقیاس کیهانی.

براساس پژوهشی جدید، این لگد به قدری قدرتمند بوده که به‌جای ایجاد خوشه‌ی ستاره‌ای متقارنی که معمولا در مرکز کهکشان‌هایی مثل آندرومدا وجود دارند، باعث ایجاد خوشه‌ای کشیده‌شده از میلیون‌ها ستاره شده که به دیسک هسته‌ای خارج از مرکز هم معروف است. به گفته‌ی تاتسویا آکیبا، اخترفیزیک‌دان دانشگاه کلرادو بولدر:

وقتی کهکشان‌ها ادغام می‌شوند، سیاهچاله‌های کلان‌جرمشان هم با یکدیگر ادغام می‌شوند تا در نهایت به یک سیاهچاله تبدیل شوند. حالا می‌خواهیم بدانیم این اتفاق چه پیامدهایی دارد؟

پژوهشگرها برای پی بردن به علت این موضوع شبیه‌سازی‌های کامپیوتری را از برخوردهای سیاهچاله‌ای کلان جرم اجرا کردند. نیروی حاصل کافی بود تا مدار ستاره‌های نزدیک به کهکشان، کشیده شوند. پس از برخورد کهکشان‌ها، سیاهچاله‌های کلان جرمشان به دور یکدیگر می‌چرخند و سرعتشان قبل از برخورد افزایش پیدا می‌کند. این فرایند باعث آزادسازی مقادیر زیادی انرژی به شکل پالس‌های موج گرانشی می‌شود. موج ضربه‌ای گرانشی به نوسان‌هایی در بافت فضازمان گفته می‌شود.

با اینکه امواج ایجادشده با این ادغام‌ها به صورت مستقیم بر ستاره‌های کهکشان تأثیر نمی‌گذارند می‌توانند بر موقعیت آن‌ها تأثیر بگذارند. براساس مدل‌ها، ممکن است در یک جهت به سیاه چاله کلان جرم ضربه‌ای قوی وارد شود. اگر این ضربه زیاد قوی نباشد یا خیلی ضعیف باشد تنها می‌تواند مجموعه‌ای از ستاره‌ها را بکشد. به گفته‌ی آکیبا:

امواج گرانشی تکانه‌ای را از سیاهچاله‌ی باقی‌مانده حمل می‌کنند و در این حالت لگدی مثل لگد تفنگ به وجود می‌آید.

مدار ستاره‌ها در اطراف سیاهچاله‌ی کلان جرم (l) قبل و (r) بعد از لگد گرانشی

برخی از سیاهچاله‌های کلان‌جرم می‌توانند با سرعت بسیار بالایی حرکت کنند به‌طوری‌که از کهکشان میزبان خود بگریزند. از طرفی سیاهچاله‌هایی که سرعت کافی ندارند باز هم می‌توانند خوشه‌ای از ستاره‌های کشیده‌شده را در یک دیسک هسته‌ای خارج از مرکز به جای بگذارند. براساس تخمین‌ها ۲ تریلیون کهکشان در کل جهان وجود دارند و تمام کهکشان‌ها تابع الگوی یکسانی نیستند.

این ایده که اگر در مدار اطراف یک شیء مرکزی باشید و شیء به‌طور ناگهانی بگریزد را می‌توان به بسیاری از سیستم‌های متعدد تعمیم داد.

پژوهش فوق در مجله‌ی Astrophysical Journal Letters منتشر شد.