راز شیمیایی کهکشان راه شیری بالاخره کشف شد

پژوهشگران برای مدت‌ها در تلاش بودند تا به یکی از بزرگ‌ترین معماهای کهکشان راه شیری پاسخ دهند: چرا این کهکشان دو گروه شیمیایی متفاوت از ستاره‌ها را در خود جای داده است؟   این ویژگی که به «دوگانگی شیمیایی» معروف است، باعث سردرگمی دانشمندان شده بود. حالا، شبیه‌سازی‌های جدید نشان می‌دهند که این دو گروه شیمیایی نه به دلیل یک برخورد بزرگ در گذشته، بلکه از مسیرهای تکاملی متعددی ناشی شده‌اند. این یافته‌ها به‌ویژه برای درک بهتر تکامل کهکشان‌ها در مقیاس‌های زمانی میلیاردها ساله اهمیت دارند.   به گزارش ایتنا و به نقل از SciTechDaily، مطالعه‌ای جدید که هفتهٔ گذشته و در روز ۸ دسامبر منتشر شد، به بررسی ریشه‌های این دوگانگی شیمیایی در کهکشان راه شیری می‌پردازد.   در این پژوهش، محققان با استفاده از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای دقیق، تکامل کهکشان‌های مشابه کهکشان راه شیری را بازسازی کرده‌اند و از آن طریق به دلایلی برای ظهور این ویژگی دست یافته‌اند.   وقتی ستارگان نزدیک به خورشید مورد مطالعه قرار می‌گیرند، دو دسته اصلی بر اساس مقدار آهن (Fe) و منیزیم (Mg) موجود در جوّ آن‌ها شناسایی می‌شوند.   این دو دسته، دو «دنباله» شیمیایی مشخص را در نمودارهای شیمیایی ایجاد می‌کنند، حتی اگر بخشی از آن‌ها در فلزات (چقدر غنی از عناصری چون آهن هستند) همپوشانی داشته باشند. این شکاف شیمیایی سال‌ها ذهن پژوهشگران را مشغول کرده بود.   برای بررسی این مسئله، پژوهشگران «مؤسسهٔ علوم کیهانی» دانشگاه بارسلونا (ICCUB) و «مرکز ملی پژوهش‌های علمی» فرانسه (CNRS) به شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای پیچیده‌ای به نام شبیه‌سازی‌های Auriga پرداختند.   این شبیه‌سازی‌ها، تکامل کهکشان‌هایی مشابه کهکشان راه شیری را در یک جهان مجازی بازسازی کرده‌اند. تیم پژوهشگر با مطالعه ۳۰ کهکشان شبیه‌سازی‌شده، به جستجوی فرآیندهایی پرداختند که می‌توانند باعث ایجاد این دو دنباله شیمیایی در کهکشان‌ها شوند.   در این پژوهش نشان داده شده است که ساختار شیمیایی کهکشان راه شیری یک الگوی جهانی نیست، بلکه کهکشان‌ها می‌توانند مسیرهای مختلفی را برای رسیدن به نتایج مشابه دنبال کنند.   متیو اورکنی، نویسنده اصلی این پژوهش، می‌گوید: «این مطالعه نشان می‌دهد که ساختار شیمیایی کهکشان راه شیری یک نقشه‌راه جهانی نیست. کهکشان‌ها می‌توانند مسیرهای متفاوتی برای رسیدن به نتایج مشابه طی کنند و این تنوع درک ما از تکامل کهکشان‌ها را عمیق‌تر می‌کند.»   شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که کهکشان‌هایی مشابه کهکشان راه شیری می‌توانند از طریق مسیرهای مختلف دو دنباله شیمیایی مجزا ایجاد کنند.   در برخی از این کهکشان‌ها، این دوگانگی شیمیایی زمانی شکل می‌گیرد که فوران‌های شدید ستاره‌سازی با دوره‌های آرام‌تر همراه شوند. در برخی دیگر، تغییرات در جریان گازهای ورودی به کهکشان از محیط اطراف آن عامل اصلی ایجاد این دوگانگی هستند.   این پژوهش همچنین فرضیه‌ای که در گذشته در مورد نقش کهکشان کوچک «گایا-سوساژ-انسلادوس» (GSE) در برخورد با کهکشان راه شیری وجود داشت را به چالش می‌کشد.   گفتنی است یافته‌های جدید نشان می‌دهند که این برخورد برای بروز الگوی دوگانه شیمیایی ضروری نبوده است. در عوض، شبیه‌سازی‌ها بر اهمیت گاز فقیر از فلزات در محیط اطراف کهکشان (CGM) تأکید دارند که در تشکیل گروه دوم ستاره‌ها نقش دارد.   جالب اینجاست که شکل کلی هر یک از این دو دنباله شیمیایی ارتباط نزدیکی با تاریخچه خاص فرآیند ستاره‌سازی کهکشان دارد. این یافته‌ها می‌توانند به پژوهشگران کمک کنند تا تاریخچه تکامل کهکشان‌ها و شرایط اولیه جهان را بهتر درک کنند. همچنین، مطالعه چنین ویژگی‌هایی در کهکشان‌های دوردست، به بررسی وضعیت گازهای کیهانی و برخورد کهکشان‌ها کمک می‌کند.   گفته می‌شود که تلسکوپ‌های قدرتمندی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و مأموریت‌های آینده مانند PLATO و Chronos به پژوهشگران این امکان را می‌دهند که این نتایج شبیه‌سازی را آزمایش کرده و مدل‌های تکامل کهکشان‌ها را دقیق‌تر کنند.   دکتر چروین لاپورت، یکی از اعضای این گروه پژوهشی، می‌گوید: «این مطالعه پیش‌بینی می‌کند که کهکشان‌های دیگر باید تنوعی از دنباله‌های شیمیایی را نشان دهند». وی در پایان می‌گوید: «این امر به زودی در دوران تلسکوپ‌های ۳۰ متری بررسی خواهد شد و مطالعات چنین کهکشان‌هایی به یک امر روتین تبدیل خواهد شد».