راه‌شیری در مسیر برخورد به اندرومدا!/ اثر برخورد دو کهکشان بر ستاره‌ها و سیاره‌ها از جمله زمین

برخورد کهکشانی، یک فرآیند سریع نیست. کهکشان‌ها احتمالا پیش از اینکه در نهایت با هم ادغام شوند، چندین بار از یکدیگر عبور خواهند کرد. کشش گرانشی هر دو کهکشان، شکل آنها را مخدوش می‌کند و باعث می‌شود که درهم‌ریخته و بی‌نظم به نظر برسند. هنگامی که کهکشان‌های مارپیچی به یکدیگر نزدیک می‌شوند، بازوهای آنها کشیده و منحرف می‌شوند. در طول میلیون‌ها سال، کهکشان‌های در حال ادغام در یک رقص گرانشی محبوس خواهند شد. در طول این رقص، کشش گرانشی بین کهکشان‌ها، نیروهای جزر و مدی را ایجاد می‌کند. ابرهای بزرگ هیدروژن، کشیده و فشرده می‌شوند و اصطکاک ایجاد می‌کنند و سرعت تشکیل ستاره را افزایش می‌دهند.

اگرچه از این فرآیند به عنوان یک برخورد کهکشانی یاد می‌شود اما مهم است که توجه داشته باشیم ستارگان درون کهکشان‌های در حال برخورد، در واقع با یکدیگر برخورد نمی‌کنند. فواصل بین ستاره‌ها آن قدر زیاد است که احتمال برخورد آنها زیاد نیست. با وجود این، ستارگان در طول برخورد، فواصل بسیار زیادی را طی خواهند کرد. پس از برخورد، بعید است که هیچ ستاره‌ای در موقعیت اصلی خود باقی بماند.

اگرچه ستارگان با هم برخورد نخواهند کرد اما مهدهای ستاره‌ای که سحابی نامیده می‌شوند، با یکدیگر برخورد خواهند کرد. اندازه بزرگتر سحابی‌ها به این معناست که احتمال برخورد آنها با یکدیگر زیاد است. برخورد ابرهای بزرگ گاز هیدروژن، باعث ایجاد ستارگان بی‌شماری می‌شود. نیروهای جزر و مدی گرانشی و برخورد بین سحابی‌ها به افزایش سریع شکل‌گیری ستاره‌ها می‌انجامد.

طی یک برخورد کهکشانی، سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم واقع در مرکز هر دو کهکشان نهایتا با هم ادغام می‌شوند و یک سیاه‌چاله بسیار بزرگتر را تشکیل می‌دهند. برخورد دو سیاه‌چاله کلان‌جرم باعث تولید امواج گرانشی می‌شود که به سمت بیرون حرکت می‌کنند. علاوه بر این، مقدار زیادی از مواد در سیاه‌چاله‌های در حال ادغام می‌افتند و انرژی بالایی را تولید می‌کنند. این فرآیند، ناحیه‌ای را به وجود می‌آورد که «هسته کهکشانی فعال»(AGN) نامیده می‌شود.

نتیجه نهایی

در طول یک برخورد معمولی کهکشانی، فرآیند ستاره‌زایی که رخ می‌دهد، مقدار هیدروژن قابل استفاده در هر دو کهکشان را تخلیه می‌کند. سرعت تشکیل ستاره به آرامی کاهش می‌یابد تا اینکه به طور کامل متوقف شود. کهکشان‌ها پس از ادغام کامل با یکدیگر، به یک کهکشان بیضوی بزرگ تبدیل می‌شوند که کاملا فاقد هرگونه ویژگی فیزیکی قبلی مانند بازوهای مارپیچی است. بیشتر کهکشان‌های بیضوی احتمالا محصول برخوردهای کهکشانی هستند و شواهدی وجود دارند که این موضوع را تأیید می‌کنند. کهکشان‌های بیضوی فاقد مقدار کافی مواد ستاره‌ساز هستند؛ بنابراین تشکیل ستاره در کهکشان‌های بیضوی به ندرت اتفاق می‌افتد. خود کهکشان‌های بیضوی نیز در اوایل عمر جهان، نادر بودند. این موضوع منطقی است زیرا در اوایل عمر جهان، زمان کافی برای آشکار شدن برخوردهای کهکشانی و تبدیل شدن به کهکشان‌های بیضوی سپری نشده بود.

سیارات و ستارگان به یکدیگر برخورد نخواهند کرد زیرا کهکشان‌ها دارای فضای زیادی هستند و احتمال بیشتری وجود دارد که ستاره‌ها و سیارات از کنار یکدیگر عبور کنند.اتفاقی که با تعامل کهکشان‌ها رخ می‌دهد، تا حدود زیادی به ترکیبات و اندازه کهکشان‌هایی بستگی دارد که در حال برخورد هستند. بهترین روشی که می‌تواند به درک ملاقات کهکشان‌ها کمک کند، این است که رفتار آنها را به جای برخورد، به عنوان ادغام در نظر بگیریم.

بسیاری از کهکشان‌های بزرگ می‌توانند کهکشان کوچک‌تری را جذب کنند. گرانش کهکشان بزرگ، کهکشان کوچک‌تر را به سمت خود می‌کشد و برخورد را ایجاد می‌کند. اگر یک کهکشان دارای حرکت کافی باشد، می‌تواند پس از برخورد به دور شدن ادامه دهد. با وجود این، بیشتر کهکشان‌ها به سوی یکدیگر کشیده می‌شوند و به حرکت خود از کنار یکدیگر ادامه نمی‌دهند زیرا حرکت کافی ندارند و کشش‌های گرانشی برای فرار بسیار قوی هستند.

این بدان معناست که کهکشان بزرگ‌تر شروع به تغییر دادن کهکشان کوچکتر و ادغام آن در خود می‌کند. کهکشان‌ها از ستاره‌ها، مواد، گاز، سنگ‌ها و غبار تشکیل شده‌اند. هنگامی که کهکشان‌ها با هم ادغام می شوند، گازها با یکدیگر در تعامل قرار می‌گیرند. گازهای موجود در کهکشان‌ها، در ابرهای بزرگی وجود دارند که در سراسر منظومه کهکشانی پخش شده‌اند. این بدان معناست که ابرهای بزرگ گازی، بیشتر به ابرهای بزرگ گازی دیگر برخورد می‌کنند. گازها متراکم می‌شوند و فشار بیشتری را تجربه می‌کنند.

هنگامی که دو کهکشان با اندازه یکسان در حال ادغام شدن هستند، ستارگان جدید زیادی تشکیل می‌شوند و کهکشان‌های در حال ادغام شدن را درخشان‌تر می‌کنند. با وجود این، اگر این کهکشان‌ها خیلی سریع ادغام شوند، بسیاری از ستاره‌های تازه تشکیل شده احتمالا اندکی پس از شکل‌گیری خواهند مرد. همان طور که کهکشان‌ها به یکدیگر نزدیک می‌شوند، کشیده شدن و تغییر شکل را آغاز می‌کنند و دنباله‌ها یا بازوها را پدید می‌آورند.

با آغاز ناپدید شدن بازوها، کهکشان بیضوی شکل به نظر می‌رسد. ادغام گازها، ستاره‌های جدیدی را ایجاد می‌کند و شکل جدید، بیضوی‌تر، کروی‌تر یا گاهی اوقات نامنظم‌تر می‌شود. این ادغام می‌تواند یک ابرکهکشان جدید را ایجاد کند. ستارگان هر کهکشان احتمالا به مکان جدیدی در این ابرکهکشان منتقل می‌شوند و این بدان معناست که رابطه یک سیاره با سایر سیارات و منظومه‌های ستاره‌ای دیگر وجود نخواهد داشت.

به خاطر داشته باشید که تکمیل شدن این ادغام‌ها چند میلیارد سال طول می‌کشد. آنها در یک چشم به هم زدن اتفاق نمی‌افتند.

آیا کهکشان راه شیری با کهکشان آندرومدا برخورد خواهد کرد؟

کهکشان راه شیری و کهکشان «آندرومدا»(Andromeda) در مسیر برخورد به سمت یکدیگر حرکت می‌کنند اما میلیون‌ها سال زمان خواهد برد تا هر دو با هم برخورد کنند. دانشمندان باور دارند که سیاه‌چاله‌های کهکشان «آندرومدا» و راه شیری با هم ترکیب خواهند شد اما نمی‌دانند این موضوع چگونه بر بقیه کهکشان تأثیر خواهد گذاشت.

کهکشان راه شیری که متشکل از چند صد میلیارد ستاره از جمله خورشید و همچنین سیاره ما زمین است، در مسیر ادغام شدن با کهکشان آندرومدا قرار دارد.

تصویری که «تلسکوپ فضایی هابل»(HST) ناسا ثبت کرده است، سه کهکشان دوردست را در حال تلاش برای فروپاشی یکدیگر نشان می‌دهد. به گفته ناسا، این سقوط کیهانی که به عنوان ادغام سه کهکشان شناخته می‌شود، زمانی رخ می‌دهد که سه کهکشان به آرامی به یکدیگر نزدیک می‌شوند و با نیروهای گرانشی رقیب خود، از هم می‌پاشند. ادغام‌هایی از این دست، در سراسر جهان و همه کهکشان‌های بزرگ رایج است.

اگرچه این پدیده بیشتر یک هرج و مرج به نظر می‌رسد اما ادغام‌هایی از این دست، بیشتر برای خلقت هستند تا تخریب. با برخورد و متراکم شدن گاز سه کهکشان همسایه، دریای وسیعی از مواد در مرکز کهکشان تازه متحد شده جمع می‌شود که ستارگان جدیدی از آن بیرون می‌آیند.

ستارگان موجود عمدتا بدون آسیب دیدن از این ماجرا جان سالم به در خواهند برد. اگرچه طناب‌کشی گرانشی میان این سه کهکشان، مسیرهای مداری بسیاری از ستارگان موجود را منحرف می‌کند اما فضای زیادی بین این ستاره‌ها دیده می‌شود که احتمال برخورد نسبتا کمی در آن وجود دارد. اگرچه فرآیند برخورد کهکشانی، ستاره‌ها را به ساختارهای جدیدی بازآرایی می‌کند اما از آنجا که فضای بسیار گسترده‌ای بین ستاره‌ها قرار گرفته، بسیار بعید است که حتی یک ستاره در طول این فرآیند با ستاره دیگری برخورد مستقیم داشته باشد. از سوی دیگر، اگر ستاره‌ها و سیاره‌ها با یکدیگر برخورد کنند، نتایج فاجعه‌باری پدید خواهد آمد.

مطالعه ادغام‌های کهکشانی می‌تواند به اخترشناسان در درک گذشته و آینده کهکشان راه شیری کمک کند. گمان می‌رود که کهکشان راه شیری در طول ۱۲ میلیارد سال گذشته، بیش از ۱۲ کهکشان را بلعیده باشد.

کهکشان‌ها مجموعه‌ای از ستارگان، گاز، غبار و ماده تاریک هستند که با کمک گرانش در کنار هم قرار گرفته‌اند. ظاهر و ترکیب کهکشان‌ها در طول میلیاردها سال به واسطه تعامل با گروه‌هایی از ستارگان و سایر کهکشان‌ها شکل گرفته است. دانشمندان با استفاده از ابررایانه‌ها می‌توانند گذشته را مورد بررسی قرار دهند و شبیه‌سازی کنند که چگونه یک کهکشان ممکن است در کیهان اولیه شکل گرفته و به آنچه امروز می‌بینیم، رسیده باشد.

کهکشان راه شیری قرار است در حدود پنج میلیارد سال آینده، با کهکشان آندرومدا که نزدیکترین همسایه بزرگ ما به شمار می‌رود، برخورد کند. دانشمندان با شبیه‌سازی این رخداد به کمک ابررایانه‌ها می‌توانند پیش‌بینی کنند که چه اتفاقی می‌افتد.

به گفته ناسا، این ادغام می‌تواند آسمان شب را به طور کامل برای زمین تغییر دهد اما احتمالا منظومه شمسی را بدون آسیب به جا خواهد گذاشت. زمانی که با آندرومدا ادغام ‌شویم، خورشید ما به یک غول سرخ‌رنگ تبدیل خواهد شد و عطارد و زهره و سپس زمین را خواهد بلعید اما خورشید می‌تواند تا پیش از آن زمان، دردسرهای زیادی را برای ما ایجاد کند.

اگرچه عمر ما برای دیدن این برخورد کهکشانی کافی نیست اما دانشمندان با شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای می‌توانند آن را مقابل دیدگان ما قرار دهند.

به گفته دانشمندانی که این پدیده را شبیه‌سازی کرده‌اند، نتیجه برخورد آندرومدا و کهکشان راه شیری، تولد یک کهکشان جدید و بزرگتر خواهد بود اما این منظومه جدید به جای این که مانند پیشینیان خود مارپیچی باشد، به شکل یک بیضی غول‌پیکر در خواهد آمد.

این شبیه‌سازی‌ها شامل جزئیاتی از اتفاقاتی هستند که برای سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم پنهان‌شده در مرکز هر دو کهکشان رخ می‌دهند. این جفت در نهایت یک سیستم دوتایی را در قلب کهکشان جدید و بزرگتر تشکیل خواهند داد؛ اگرچه این سیستم دوتایی پایدار نیست. تعامل با محیط اطراف بدان معناست که این جفت به شکل مارپیچی به سمت داخل می‌روند و در حین انجام دادن این کار، امواج گرانشی را ساطع می‌کنند. سیگنال موج گرانشی رویدادی از این دست را نمی‌توان با تلسکوپی مانند «رصدخانه موج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری»(LIGO) شناسایی کرد که تنها نسبت به ادغام سیاه‌چاله‌های کم‌جرم و ستاره‌های نوترونی حساس است.

۵۸۵۸