رد یک باور قدیمی / کهکشان راه شیری تخت نیست

پیش از این نیز سایر پژوهشگران با استفاده از تکنیک های دیگری به این فرض رسیده بودند که راه شیری پیچ وتاب دارد و کهکشان ما درواقع در لبه هایش شیپوری می شود

سایت بدون – در بیشتر کتاب های درسی و مرجع نوشته شده که راه شیری، کهکشان ما، شبیه یک مارپیچ تخت است و بازوهایی دارد که از مرکز به سمت بیرون پیچ خورده اند. اما یک نقشه سه بعدی جدید از کهکشان نشان می دهد که ماجرا به معنی واقعی کلمه پیچ وتاب دارتر از چیزی است که فکر می کردیم. داده های جدید معلوم کرده است که کهکشان ما یک پنکیک مصطح نیست و لبه های مواج آن به بالا و پایین صفحه کهکشانی تاب خورده اند.

تماشای چشم انداز حقیقی کهکشان ما اساسا ناممکن است. تا اینجای کار، دورترین کاوشگرهای فضایی صرفا توانسته اند تقریبا از منظومه شمسی خارج شوند و احتمالا هرگز خود کهکشان را ترک نخواهند کرد تا بتوانند از دوردست عکس راه شیری را بگیرند. بنابراین اخترشناسان مجبورند برای پی بردن به جزئیات کهکشان ما از تلسکوپ ها و سایر ابزارهای در اختیارشان استفاده کنند. البته این کار دشواری است چون زمین در گوشه بی اهمیتی از یک بازوی مارپیچ کوچک قرار گرفته که با مرکز کهکشان ۲۶ هزار سال نوری فاصله داد. درک تصویر بزرگ کهکشان راه شیری از چنین جای دورافتاده ای بسیار دشوار است.

تصویر بزرگ

الیزابت گیبنی (E.Gibney)، روزنامه نگار علم، در گزارش جدیدش در ژورنال نیچر می گوید پیش از پژوهش اخیر بهترین نقشه های موجود از راه شیری که قطر کهکشان ما را ۱۲۰ هزار سال نوری نشان می دهند، با استفاده از اندازه گیری های غیرمستقیم، مانند شمارش ستاره ها و برون یابی اطلاعات از سایر کهکشان های مارپیچ همسایه که می توانیم ببینیم، تهیه شده اند. اما در این پژوهش جدید پژوهشگران دانشگاه ورشو از تلسکوپ «آزمایش لنزینگ گرانشی اپتیک» در رصدخانه لاس کامپاناس در شیلی برای تجزیه و تحلیل گروهی از ستاره موسوم به «قیفاووسی» استفاده کردند. این ستاره ها در چرخه های متناوبی پرفروغ و کم فروغ می شوند و اخترشناسان به کمک این ویژگی می توانند فواصل آنها را مستقیما اندازه گیری کنند.

پژوهشگران دانشگاه ورشو در یک بازه زمانی ۶ ساله ۲۳۴۱ ستاره قیفاووسی را در سرتاسر پهنه آسمان فهرست کردند و بیش از ۲۰۶ هزار عکس از آنها گرفتند. وقتی از زمین ستاره ها را رصد می کنیم گاهی دشوار است که بدانیم درخشندگی واقعی آنها چقدر است. حتا ستاره های ابردرخشان هم اگر خیلی از ما دور باشند در آسمان کم فروغ به نظر می رسند. اما پژوهشگران این را می دانند که هر چه تکانه های یک ستاره قیفاووسی کندتر باشد (دوره های افزایش و کاهش درخشندگی اش طولانی تر باشد) به این معنی است که آن ستاره در واقع درخشان تر است و به این ترتیب آنها می توانند درخشندگی حقیقی یا ذاتی آن ستاره را محاسبه کنند. سپس پژوهشگران با مقایسه میزان درخشندگی حقیقی ستاره با درخشندگی ظاهری اش از منظر زمین توانستند فاصله و موقعیت سه بعدی هریک از ستاره های قیفاووسی را با دقت ۹۵ درصد تعیین کنند. در نهایت آنها با استفاده از این داده های نقطه ای موقعیت ستاره های قیفاووسی را در سرتاسر راه شیری ترسیم کردند و نقشه ساختاری کهکشان را به دست آوردند. نتایج این پژوهش در شماره اخیر ژورنال «ساینس» منتشر شد.

پیش از این نیز سایر پژوهشگران با استفاده از تکنیک های دیگری به این فرض رسیده بودند که راه شیری پیچ وتاب دارد و کهکشان ما درواقع در لبه هایش شیپوری می شود. در نواحی نزدیک به مرکز ضخامت کهکشان حدود ۵۰۰ سال نوری است اما در لبه ها این ضخامت به ۳۰۰۰ سال نوری می رسد. تصویرسازی جدید پیچ وتاب و شیپوری شدن کهکشان در لبه هایش را تایید کرد و نشان داد که مقدار این تغییرات نیز کاملا چشمگیر است.

به گفته دوروتا اسکورون (D.Skowron)، پژوهشگر اصلی پژوهش اخیر، «اگر می توانستیم کهکشان مان را از پهلو ببینیم این پیچ و تاب به خوبی نمایان می شد. ستاره هایی که ۶۰ هزار سال از مرکز راه شیری فاصله دارند ۵ هزار سال بالاتر یا پایین تر از صفحه کهکشانی قرار گرفته اند. درصد این تغییر بسیار چشمگیر است.»

اکنون این پرسش مطرح می شود که چرا کهکشان ما پیچ وتاب خورده است؟ کهکشان های مارپیچ تاب دار پدیده های نادری نیستند و اخترشناسان تاکنون نمونه های بسیاری از این دست را فهرست کرده اند، از جمله کهکشان آندرومدا، خواهر دوقلوی کهکشان ما. تقریبا نیمی از کهکشان های جهان تاحدی تاب خوردگی دارند اما ظاهرا میزان پیچ وتاب های راه شیری بیشتر از حد متوسط است.

ستاره های نوزاد

هنوز به طور قطعی معلوم نیست که چه چیزی لبه های کهکشان ما را تا این اندازه پیچ و تاب داده است اما پژوهشگران باور دارند این مساله باید به برهمکنش های میان کهکشان ها در «گروه محلی» (مجموعه ای از چندین کهکشان و کهکشان کوتوله که در همسایگی ۱۰ میلیون سال نوری راه شیری تجمع کرده اند) ربط داشته باشد. به گفته اسکورون «ما بر این باوریم که این تاب خوردگی باید ناشی از برهمکنش های کهکشان های اقماری کوچک تری باشد که دور راه شیری می چرخند. البته ایده های دیگری نیز وجود دارد که تاب خوردگی را به برهمکنش با گاز میان کهکشانی یا ماده تاریک ربط می دهند.»

داده های جدید علاوه بر ارائه تصویر دقیق تری از شکل ظاهری کهکشان ما می تواند به بینش هایی درباره چگونگی تکامل راه شیری نیز منجر شود. پژوهشگران دانشگاه ورشو در بررسی های شان سه گروه از ستاره های قیفاووسی را شناسایی کردند که سن شان تنها بین ۲۰ تا ۲۶۰ میلیون سال است که در مقایسه با ستاره های کهن سال کهکشان راه شیری که عمرشان بین ۱۰ تا ۱۳ میلیارد سال است بیشتر شبیه به نوزادان هستند. همچنین این بررسی ها نشان داده که ستاره های جوان تر به مرکز کهکشان نزدیک تر هستند و ستاره های پیرتر در نواحی دورتر و عمدتا در بازوهای مارپیچ راه شیری قرار دارند. شاید عبور یک کهکشان کوتوله از نزدیکی راه شیری منجر به تولد این نسل جدید ستاره ها شده باشد. شبیه سازی های کامپیوتری نشان می دهد برای ایجاد الگوی مشاهده شده در ستاره های قیفاووسی جوان باید در سه مقطع زمانی ۶۴، ۱۱۳ و ۱۷۵ میلیون سال پیش رویدادهایی در قلب کهکشان ما رخ داده باشد که منجر به تولد ستاره های نو شده است.

شیائودیان چن (X.Chen) از رصدخانه های اخترشناختی ملی در آکادمی علوم چین عضو گروهی بود که پژوهش مشابهی را در فوریه گذشته منتشر کردند. این پژوهشگران هم با استفاده از گروهی از ستاره های قیفاووسی ساختار سه بعدی راه شیری را نقشه برداری کردند. او معتقد است که نقشه جدید کاملا قابل اطمینان است. به گفته چن «آنها اساسا نتایج پیشین ما درباره شکل سه بعدی دیسک کهکشان راه شیری تایید کردند و نشان دادند که نواحی بیرونی کهکشان در واقع حالت شیپوری دارد.» او در ادامه افزود: «نکته مثبت درباره تایید کار ما توسط آنها این است که آنها از مجموعه داده های متفاوتی استفاده کردند. آنها ۲۴۳۱ ستاره را پوشش دادند و ما ۲۳۳۰ رصد کردیم و علاوه بر این در این دو پژوهش از تلسکوپ ها و فیلترهای متفاوتی استفاده شده است. با این حال آنها نیز تقریبا به همان نتایج دست یافتند که بسیار دلگرم کننده است.»

با اینکه نقشه جدید به لحاظ آشکارسازی ساختار کلی راه شیری دقیق ترین نقشه تولیدشده از کهکشان ماست اما به هیچ وجه نمی توان آن را از حیث جزئیات دقیق ترین نقشه به حساب آورد. سال گذشته ماهواره نقشه بردار ستاره گایا متعلق به سازمان فضایی اروپا موقعیت و درخشش ۷/۱ میلیارد ستاره کهکشان راه شیری در همسایگی نزدیک زمین و همچنین داده های مربوط به جزئیات ۲ میلیون ستاره را منتشر کرد.

Smithsonian, Aug. ۰۲, ۲۰۱۹