ستاره شناسان برای اولین بار موفق به کشف اکسیژن مولکولی در کهکشانی دیگر شدند

ستاره‌شناس‌ها برای اولین‌بار موفق به کشف اکسیژن مولکولی در کهکشانی دوردست شدند. این کشف، اولین کشف اکسیژن در ابعاد فراکهکشانی است.

 ستاره‌شناس‌ها برای اولین‌بار موفق به کشف اکسیژن مولکولی در کهکشانی به فاصله‌ی نیم میلیارد سال نوری از زمین شدند. این کشف، سومین کشف اکسیژن مولکولی خارج از منظومه‌ی شمسی و اولین کشف خارج از کهکشان راه شیری است.

اکسیژن پس از هیدروژن و هلیوم، سومین عنصر فراوان در جهان است. درنتیجه درک ویژگی‌های شیمیایی و فراوانی اکسیژن در ابرهای بین ستاره‌ای برای درک نقش گاز مولکولی در کهکشان‌ها ضروری است. ستاره‌شناس‌ها بارها با استفاده از روش ستاره‌شناسی میلی‌متری به جستجوی اکسیژن پرداخته‌اند. در این روش، امواج رادیویی منتشرشده از مولکول‌ها کشف می‌شوند. روش دیگر برای کشف اکسیژن استفاده از طیف‌سنجی است که برای بررسی طول موج‌های جذب‌شده یا منتشرشده از مولکول‌ها، به تحلیل طیف‌ها می‌پردازد.

اما تمام جستجوهای یادشده منتهی به کشف اکسیژن مولکولی نشدند. به نقل از تیمی از ستاره‌شناسان به رهبری جونژی وانگ از آکادمی علوم چین: «این نتایج به این معنی هستند که هنوز چشم‌انداز واضحی از خصوصیات شیمیایی اکسیژن در محیط‌های مختلف بین ستاره‌ای وجود ندارد.» اکسیژن مولکولی در سحابی اوریون کشف شده است. طبق فرضیه‌ها اکسیژن در فضا به هیدروژن پیوند می‌خورد و یخ آب به وجود می‌آید و سپس به ذرات گرد و غبار می‌چسبد.

اما سحابی اوریون صرفا محلی برای تولید مثل ستاره‌ها است و ممکن است تشعشعات شدید ستاره‌های جوان منجر به تصعید یخ آب، تقسیم مولکول‌ها و در نهایت آزادسازی اکسیژن شوند. تمام این شواهد، ستاره‌شناسان را به کهکشانی به‌نام مارکاریان ۲۳۱ هدایت کردند.

مارکاریان ۲۳۱، کهکشانی خاص است. این کهکشان، ۵۶۱ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد و با کوازار تقویت می‌شود. کوازار، هسته‌ی کهکشانی بسیار درخشان با سیاهچاله‌ای در مرکز است. کوازارها درخشان‌ترین اشیاء در آسمان شب هستند و مارکاریان ۲۳۱، نزدیک‌ترین کوازار به زمین را در خود دارد. به اعتقاد اخترشناسان، ممکن است دو سیاهچاله‌ی غول‌آسا در مرکز مارکاریان ۲۳۱ وجود داشته باشند که با سرعت بسیار بالایی دور یکدیگر می‌چرخند.

هسته‌ی فعال کهکشانی، جریان‌های مولکولی را به وجود می‌آورد و ضربه‌های پیوسته‌ای را تولید می‌کند که ممکن است اکسیژن آب موجود در ابرهای مولکولی را آزاد کنند. جریان‌های مولکولی در مارکاریان ۲۳۱، سرعت بسیار بالایی دارند، بنابراین وانگ و همکاران او براساس این جریان‌ها به جستجوی اکسیژن مولکولی پرداختند.

آن‌ها با استفاده از تلسکوپ رادیویی ۳۰ متری IRAM در اسپانیا، به مدت چهار روز روی تعدادی از طول‌ موج‌ها به رصد کهکشان مارکاریان ۲۳۱ پرداختند. آن‌ها در این داده‌ها موفق به یافتن اثر طیفی اکسیژن شدند که منطبق با فرضیه‌ی ضربه‌ بود. پژوهشگرها در مقاله‌ای می‌نویسند: «با رصد عمیق مارکاریان ۲۳۱ و استفاده از تلسکوپ ۳۰ متری IRAM و NOEMA، برای اولین‌بار موفق به کشف اکسیژن مولکولی خارج از کهکشان خود شدیم.»

جریان کشف‌شده‌ی O2، در منطقه‌ای با فاصله‌ی ۳۲۶۱۵ سال نوری از مرکز کهکشان مارکاریان ۲۳۱ قرار گرفته است و ممکن است بر اثر تعامل بین جریان مولکولی هسته‌ی کهکشانی فعال و ابرهای مولکولی دیسک خارجی به وجود آمده باشد.

اندازه‌گیری پژوهشگرها نشان می‌دهد، فراوانی اکسیژن در مقایسه با هیدروژن در کهکشان مارکاریان ۲۳۱، هزار برابر بیشتر از فراوانی اکسیژن در سحابی اوریون است بنابراین این کهکشان می‌تواند مدلی شدیدتر از فرایند تقسیم مولکولی باشد. مارکاریان، کهکشانی با فعالیت ستاره‌ای بالا است تنها یک بخش از این کهکشان با سرعتی بیش از ۱۰۰ جرم خورشیدی در سال، ستاره تولید می‌کند. در مقابل، راه شیری، کهکشانی آرام است و سرعت تولد ستاره در آن به یک یا دو جرم خورشیدی می‌رسد.

از سوی دیگر، این یافته‌ها می‌توانند به‌معنی نیاز به مشاهدات بیشتری برای تأیید یافته‌های ستاره‌شناسان باشند. در صورتی که نتایج صحیح باشند، از این پدیده می‌توان برای درک نکات بیشتری درباره‌ی اکسیژن مولکولی در کهکشان‌ها و جریان مولکولی هسته‌ی کهکشانی فعال استفاده کرد. به‌گفته‌ی پژوهشگرها:

اولین کشف اکسیژن مولکولی فراکهکشانی، ابزار ایده‌آلی برای بررسی جریان‌های مولکولی هسته‌ی کهکشانی فعال در بازه‌های زمانی ده‌ها میلیون سال را فراهم می‌کند. O2، یکی از مولکول‌های سردکننده‌ی گاز مولکولی در مناطقی است که تحت تأثیر جریان‌های مولکولی هسته‌ی کهکشانی فعال قرار دارند.