تلسکوپ هابل برنده مسابقه طناب‌کشی کیهانی را تعیین کرد

در اطراف کهکشان ما یک مسابقه طناب کشی کیهانی به راه افتاده و تنها تلسکوپ فضایی هابل ناسا می‌تواند دریابد که چه کسی پیروز شده است. بازیکنان، دو کهکشان کوتوله ابر ماژلانی بزرگ و ابر ماژلانی کوچک هستند که هر دو در مداری به دور کهکشان راه شیری می‌چرخند.

اما همان‌طور که آن‌ها در اطراف راه شیری می‌چرخند، به دور هم نیز می چرخند و یکدیگر را می کشند؛ یکی از آن‌ها یک ابر بزرگ از گاز را از همدم خود به بیرون پرت کرده است که  «بازوی پیشرو» نام دارد.بازوی پیشروتجمع عظیمی از گاز است که کهکشان راه شیری در حال بلعیدن آن است و باعث تولد ستاره‌های جدید در کهکشان ما شده است. این ساختار ابعادی تقریبا برابر نصف کهکشان ما دارد و حدود یک یا دو میلیارد ساله است. نام آن از این واقعیت گرفته شده که جلوتر از ابرهای ماژلانی حرکت می‌کند.

سوالی که وجود دارد این است که این گاز از ابر ماژلانی بزرگ بیرون کشیده شده یا ابر ماژلانی کوچک؟ اخترشناسی به نام اندرو فاکس از موسسه علوم تلسکوپ فضایی و همکارانش با استفاده از تلسکوپ هابل ترکیبات این گاز را بررسی کردند تا به منشا آن پی ببرند. تحقیقات فاکس، ادامه پژوهش سال ۱۳۹۲ /۲۰۱۳ او است که در آن ساختاری را بررسی کرد که پشت ابرهای ماژلانی بزرگ و کوچک حرکت می‌کند. در آن پژوهش مشخص شد که گاز در این ساختار نوار-مانند که «جریان ماژلانی» نامیده می‌شود، از هر دو کهکشان کوتوله نشات می‌گیرد.

حالا فاکس به سراغ همتای آن، «بازوی پیشرو» رفته است. بر خلاف جریان ماژلانی دنباله‌رو، این «بازو»ی پاره پاره در حال حاضر به صفحه کهکشان راه شیری رسیده و از این سفر جان سالم به در برده است. بازوی پیشرو یک مثال زنده از «برافزایش» گاز یعنی فرآیند سقوط گاز به کهکشان است. دیدن این موضوع در کهکشان‌های دور از راه شیری بسیار دشوار است، چرا که آن‌ها خیلی کم‌نورند، اما از آنجا که این دو کهکشان در همسایگی ما هستند، ما گویی یک صندلی ردیف جلو برای مشاهده آن‌ها داریم.

فاکس و گروه او با استفاده از تصاویر فرابنفش هابل، روی گاز بازوی پیشرو تحلیل شیمیایی انجام دادند. آن‌ها نور هفت اختروش (هسته‌های درخشان کهکشان‌های فعال) را که میلیاردها سال نوری دورتر از این ابر گاز قرار دارند مشاهده کردند. این دانشمندان با استفاده از طیف‌نگار هابل، اندازه‌گیری کردند که چگونه این نور از طریق ابر فیلتر می‌شود (طول موج‌هایی از آن جذب می‌شود). به طور خاص، آن‌ها به دنبال جذب نور فرابنفش از سوی اکسیژن و گوگرد ابر بودند‌. آن‌ها با ترکیبی از مشاهدات هابل و تلسکوپ گرین بنک و پس از تجزیه و تحلیل بسیار ‌توانستند ترکیبات و سرعت گاز در «ابر پیشرو» را تعیین و برنده مسابقه کیهانی را مشخص کنند: ترکیبات گاز با ابر ماژلانی کوچک مطابقت دارد. این نشان می‌دهد که ابر ماژلانی بزرگ در مسابقه طناب کشی در حال پیروز شدن است چون  گاز زیادی از همسایه کوچک‌ترش بیرون کشیده است.

رسیدن به این پاسخ تنها به دلیل قابلیت منحصر به فرد هابل در رصد فرابنفش ممکن بود. به دلیل اینکه جو زمین برخی تابش‌ها را حذف می‌کند، تابش فرابنفش از زمین قابل بررسی نیست. تمام خطوط مورد نظر در این پژوهش، از جمله اکسیژن و گوگرد، در ناحیه فرابنفش طیف قرار دارند؛ بنابراین در نور مرئی و فروسرخن می‌توان آن‌ها را مشاهده کرد.

گاز بازوی پیشرو در حال حاضر درحال عبور از صفحه کهکشان ماست. گاز در حال عبور با گاز خود کهکشان راه شیری برهم‌کنش می‌کند و چندپاره و تکه تکه می‌شود. بررسی این گاز یک مطالعه موردی مهم از چگونگی انتقال گاز به درون کهکشان‌ها و تشکیل ستاره‌‌ها به واسطه آن است. ستاره‌شناسان از شبیه‌سازی استفاده می‌کنند و می‌کوشند جریان گاز به داخل کهکشان‌های دیگر را درک کنند.