يمكن أن تكون الثقوب السوداء الكبيرة الموجودة في مركز المجرات وحوش جائعة. ولكن ما الذي يدفع هذا الغاز والغبار في السنوات القليلة الماضية إلى خضم هذه الثقوب السوداء الهائلة؟
وقد افترض أن عمليات الاندماج بين المجرات تزعج الغاز والغبار في المجرة ، وتدفع المادة إلى الجوار المباشر للثقب الأسود. أي حتى دراسة حديثة لـ 140 مجرة تستضيف النوى المجرية النشطة (AGN) - اسم آخر للثقوب السوداء النشطة في مركز المجرات - قدمت دليلاً قويًا على أن العديد من المجرات التي تحتوي على هذه المجرات AGN لا تظهر أي علامات على عمليات الاندماج السابقة.
تم إجراء الدراسة من قبل فريق دولي من علماء الفلك. استخدم ماوريسيو سيستيرناس من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك وفريقه بيانات من 140 مجرة تم تصويرها بواسطة مرصد الأشعة السينية XMM-Newton. المجرات التي أخذوا عينات لها انزياح أحمر بين z = 0.3 - 1 ، مما يعني أنهم على بعد حوالي 4 إلى 8 مليار سنة ضوئية (وبالتالي ، فإن الضوء الذي نراه منهم يبلغ عمره حوالي 4-8 مليار سنة).
لم ينظروا فقط إلى صور المجرات المعنية ، قد يتسلل انحياز نحو تصنيف تلك المجرات التي تُظهر أن النوى النشطة أكثر تشوهًا من عمليات الاندماج. وبدلاً من ذلك ، أنشأوا "مجموعة تحكم" من المجرات ، باستخدام صور المجرات غير النشطة من نفس الانزياح الأحمر مثل المجرات المضيفة AGN. أخذوا الصور من مسح التطور الكوني (COSMOS) ، وهو مسح لمنطقة كبيرة من السماء بأطوال موجية متعددة من الضوء. بما أن هذه المجرات كانت من نفس الانزياح الأحمر مثل تلك التي أرادوا دراستها ، فإنها تظهر نفس المرحلة في تطور المجرة. إجمالاً ، كان لديهم 1264 مجرة في عينة المقارنة.
اشتملت الطريقة التي صمموا بها الدراسة على عقيدة علمية لا تُستخدم عادةً في مجال علم الفلك: الدراسة العمياء. كان لدى Cisternas وفريقه 9 مجرات مقارنة - التي لا تحتوي على AGN - من الانزياح الأحمر نفسه لكل من المجرات الـ 140 التي أظهرت علامات وجود نواة نشطة.
ما فعلوه بعد ذلك هو إزالة أي علامة على النواة الساطعة النشطة في الصورة. وهذا يعني أن المجرات في عينتها المكونة من 140 مجرة مع AGN ستكون في الأساس يظهر حتى العين المدربة كمجرة بدون علامات منبثقة عن AGN. ثم قدموا مجرات التحكم وصور AGN المعدلة إلى عشرة فلكيين مختلفين ، وطلبوا منهم تصنيفها جميعًا على أنها "مشوهة" أو "مشوهة بشكل معتدل" أو "غير مشوهة".
نظرًا لأن حجم العينة كان سهل الإدارة ، وأن التشويه في العديد من المجرات سيكون خفيًا جدًا بحيث يتعذر على الكمبيوتر التعرف عليه ، كان دماغ الإنسان الباحث عن الأنماط هو أداة تحليل الصور المفضلة لديهم. قد يبدو هذا مألوفًا - يتم إجراء شيء مشابه بنجاح هائل مع الأشخاص الذين يصنفون المجرات الهواة في Galaxy Zoo.
عندما تندمج مجرة مع مجرة أخرى ، يشوه الاندماج شكلها بطرق يمكن التعرف عليها - سوف تشوه مجرة إهليلجية ناعمة بشكل طبيعي من الشكل ، وإذا كانت المجرة حلزونية ، يبدو أن الأذرع "غير مفككة" قليلاً. إذا كانت حالة اندماج المجرات هي السبب الأكثر ترجيحًا لـ AGN ، فإن تلك المجرات ذات النواة النشطة ستكون أكثر احتمالية لإظهار التشويه من هذا الاندماج السابق.
لقد مر الفريق بعملية التعمية هذه للدراسة لإزالة أي تحيز لدى أولئك الذين ينظرون إلى الصور نحو تصنيف AGN على أنه أكثر تشويهًا. من خلال وجود حجم عينة كبير بشكل معقول من المجرات وإزالة أي تحيز عند تحليل الصور ، كانوا يأملون في أن يظهروا بشكل قاطع ما إذا كان هناك ارتباط بين AGN وعمليات الاندماج.
النتائج؟ لم تظهر تلك المجرات ذات نواة المجرة النشطة أي تشويه على الإطلاق أكثر من تلك المجرات في عينة المقارنة. كما يقول المؤلفان في الورقة ، "عمليات الاندماج والتفاعلات التي تشمل مضيفي AGN ليست مهيمنة ، ولا تحدث بشكل متكرر أكثر من المجرات غير النشطة."
هذا يعني أن الفلكيين لا يستطيعون الإشارة إلى عمليات الاندماج المجري كسبب رئيسي لـ AGN. وأظهرت الدراسة أن 75٪ على الأقل من تكوين AGN - على الأقل بين 4-8 مليار سنة الماضية - يجب أن يكون من مصادر أخرى غير عمليات الاندماج المجري. من المحتمل أن تكون المرشحين لهذه المصادر: "المجرة المجحفة" ، تلك المجرات التي لا تتصادم ، لكنها تقترب بدرجة كافية للتأثير الجاذبي على بعضها البعض ؛ عدم استقرار الشريط المركزي في المجرة ؛ أو اصطدام السحب الجزيئية العملاقة داخل المجرة.
إن معرفة أن AGN لا ينتج في جزء كبير منه عن اندماج المجرات سيساعد الفلكيين على فهم تكوين المجرات وتطورها بشكل أفضل. تؤثر النوى النشطة في المجرات التي تستضيفها بشكل كبير على تكوين المجرات. تُسمى هذه العملية "ردود فعل AGN" ، ولا تزال الآليات والآثار الناتجة عن التفاعل بين تدفق الطاقة من AGN والمواد المحيطة في مركز المجرة موضوعًا ساخنًا للدراسة في علم الفلك.
قد ترتبط عمليات الاندماج في الماضي البعيد الذي يزيد عن 8 مليارات سنة مع AGN - تستبعد هذه الدراسة فقط عددًا معينًا من هذه المجرات - وهذا هو السؤال الذي يخطط الفريق لإجرائه في استطلاعات الرأي التالية التي ينتظرها تلسكوب هابل الفضائي و تلسكوب جيمس ويب الفضائي. سيتم نشر دراستهم في عدد 10 يناير من مجلة Astrophysical Journal ، وستتوفر نسخة مطبوعة مسبقًا على Arxiv.
المصدر: بيان صحفي HST ، معهد ماكس بلانك لعلم الفلك ، ورقة Arxiv
