کشف جدید در کهکشان راه‌شیری

به گزارش گروه وب گردی خبرگزاری صدا و سیما؛ به احتمال زیاد راه شیری کهکشانی از نوع مارپیچی است. کرهٔ زمین به عنوان عضوی از منظومهٔ خورشیدی، در یکی از بازو‌های مارپیچی آن قرار دارد. چون ما از درون صفحهٔ کهکشانی به آن می‌نگریم، آن را به این صورت می‌بینیم. اما بهتر است بدانیم ما هیچ عکس و مدرکی از شکل واقعی کهکشان‌مان نداریم و از دور و اطراف شکل این کهکشان را حدس می‌زنیم.

دلیل آنکه هیچ عکسی از راه شیری نداریم، این‌ست که تا به حال هیچ ماهواره‌ای از آن خارج نشده‌است که عکسی به ما ارسال کند. با این حال ساختار اصلی کهکشان راه شیری، ساختار مارپیچی میله‌ای است. این ساختار کلی کهکشان ماست، اما در دل راه شیری، خرده ساختار‌های بسیار دیگری نیز وجود دارد.

نزدیک به ۳ میلیارد سال پیش، کهکشان کوتوله‌ای در مرکز کهکشان راه شیری فرو رفت و توسط نیرو‌های گرانشیِ برخورد از هم پاشید. اخترفیزیکدانان به تازگی اعلام کرده‌اند که این ادغام مجموعه‌ای از ساختار‌های پوسته مانند از ستاره‌ها را در مجاورت صورت فلکی سنبله ایجاد کرده است. این اولین ساختار‌های پوسته‌مانند است که در کهکشان راه شیری یافت می‌شوند. این یافته شواهد بیشتری از واقعه‌ی برخوردی که در سه میلیارد سال پیش رخ داده و نیز توضیحات جدید احتمالی برای سایر پدیده‌های کهکشان ارائه می‌دهد.

به تازگی گروهی از اخترشناسان انیستیتوی پلی تکنیک رنسِلیر دانشگاه پنسیلوانیا، انیستیتوی فلاتایرون و دانشگاه کوئین، موفق شدند دو ساختار پوسته مانند را در نواحی پُرتراکم سنبله در کهکشان راه‌شیری کشف کنند. علاوه بر این، آن‌ها دو ساختار پوسته‌مانند دیگر را در ابر‌های میان‌ستاره‌ای صورت فلکی عقاب و هرکول شناسایی کردند. این ساختار‌ها حدود ۳ میلیارد سال قبل، هنگامی تشکیل شدند که یک کهکشان کوتوله تا مرکز راه‌شیری شیرجه رفت و سپس با نیرو‌های گرانشی از هم گسیخته شد.

چندی پیش، اخترشناسان منطقه‌ای غنی از ستارگان با تراکم غیرعادی را شناسایی کردند که به «ناحیه‌ی پُرتراکم سنبله» معروف است. رصد دقیق این ستارگان آشکار کرد که برخی از آن‌ها به سوی ما در حرکت‌اند، در حالی که سایرین از ما دور می‌شوند. از آنجایی که خوشه‌ی ستارگان معمولاً هماهنگ با هم حرکت می‌کنند، کشف این موضوع نیز غیرعادی جلوه می‌کرد.

در سال ۲۰۱۹، پروفسور «هایدی جو نیوبرگ» و همکارانش از انیستیتوی پلی تکنیک رنسِلیر پیشنهاد کردند که ناحیه‌ی پُرتراکم سنبله حاصل پدیده‌ی «ادغام شعاعی» کهکشان کوتوله است.

یک کهکشان کوتوله به کهکشانی اطلاق می‌شود که دارای فقط چند میلیارد ستاره باشد (در مقایسه با کهکشان راه شیری که ۲۰۰–۴۰۰ میلیارد ستاره دارد). ابر ماژلانی بزرگ نیز ۳۰ میلیارد ستاره دارد و به همین دلیل گاهی به عنوان کهکشان کوتوله طبقه‌بندی می‌شود. کهکشان راه شیری چهارده کهکشان کوتوله شناخته شده دارد که به شکل اقماری دور این کهکشان می‌گردند و مطالعات جدیدتر نشان می‌دهد که امگا قنطورس (بزرگ‌ترین خوشهٔ ستاره‌ای شناخته شده) در واقع هستهٔ یک کهکشان کوتوله است که در مرکزش یک سیاه‌چاله قرار دارد.

پروفسور نیوبرگ می‌گوید: «گروه ستارگانی که رصد شدند، سرعت‌های کاملاً متفاوتی داشتند که این امر کاملاً عجیب بود. اما حالا که الگوی حرکتی آن‌ها را در مجموع رصد می‌کنیم، تازه متوجه می‌شویم که چرا ستارگان سرعت‌های متفاوتی دارند و در مسیر‌های فعلی خود درحرکت‌اند.»

ساختار‌های پوسته‌مانندی که به‌تازگی شناسایی شده‌اند، در حقیقت صفحاتی از ستارگان هستند که مانند چتر خمیده شده‌اند. این صفحات، باقی‌مانده‌ی رویدادی هستند که طی آن کهکشان کوتوله هنگام ادغام در کهکشان ما، از هم گسیخته شد و ستارگانش در راستای مرکز راه‌شیری مثل توپ بالا و پایین جهیدند؛ رویدادی که آن‌را «ادغام شعاعی سنبله» می‌نامند.

هربار که ستارگان کهکشان کوتوله با سرعت از مرکز راه‌شیری عبور می‌کردند، گرانش راه‌شیری آن‌ها را عقب می‌کشید و از سرعت‌شان می‌کاست تا اینکه در دورترین نقطه‌ی مسیر خود متوقف می‌شدند و آنگاه بازمی‌گشتند تا دوباره به سوی مرکز راه‌شیری شیرجه روند؛ و با تکرار این حرکت شعاعی، پوسته‌ی جدیدی شکل می‌گرفت.

با شبیه‌سازی حرکت کهکشان کوتوله که مبتنی بر داده‌های رصدی است، می‌توان تعداد چرخه‌هایی را که کهکشان کوتوله متحمل شده است، محاسبه کرد و بنابراین زمان دقیق برخورد اولیه کهکشان کوتوله و کهکشان راه‌شیری مشخص می‌شود.

بر اساس مطالعه‌ی جدیدی که برگرفته از داده‌های رصدی تلسکوپ «SDSS»، تلسکوپ فضایی گایا و تلسکوپ LAMOST در چین است، پروفسور نیوبرگ و همکارانش موفق شدند دو ساختار پوسته‌مانند را در ناحیه‌ی پُرتراکم سنبله، شناسایی کنند. وانگهی آن‌ها توانستند دو ساختار پوسته‌مانند دیگر را در ابر‌های میان‌ستاره‌ای صورت فلکی هرکول و عقاب شناسایی کنند.

مدل‌سازی کامپیوتری از ساختار‌های پوسته مانند و الگوی حرکتی ستارگان آن‌ها نشان می‌دهد که کهکشان کوتوله نخستین‌بار ۲.۷ میلیارد سال قبل از میان مرکز راه‌شیری عبور کرده است. یافته‌های جدید این قابلیت را دارند که می‌توانند دلایل احتمالی شماری از پدیده‌های اخترشناختی را تبیین کنند؛ من‌جمله تشکیل خوشه‌ی ستارگانی که به «سوسیس گایا» معروف است و تصور می‌شود که باقی‌مانده‌ی کهکشان کوتوله‌ای به‌نام «کهکشان سوسیس» باشد که بین ۸ تا ۱۱ میلیارد سال قبل، در کهکشان راه‌شیری ادغام شد.

پژوهش قبلی از این ایده پشتیبانی می‌کرد که ادغام شعاعی سنبله و سوسیس گایا هردو پیامد‌های وقوع یک رویداد واحد هستند. اما سن بسیار کمتری که برای ناحیه‌ی ادغام شعاعی سنبله تخمین زده شد، به این معنی است که این دو پدیده یا رویداد‌های کاملاً متفاوتی هستند و یا سوسیس گایا بسیار جوان‌تر است و از این‌رو سوسیس گایا برخلاف ادعای قبلی نمی‌توانسته عامل تشکیل قرص ضخیم راه‌شیری باشد.

الگوی مارپیچی جدیدی که اخیراً در موقعیت و سرعت ستارگان نزدیک به خورشید رصد شده است و گاهی آن‌را «حلزون گایا» می‌نامند و همچنین رویداد مطرح‌شده‌ی اخیر به‌نام «Splash» چه بسا در تشکیل ناحیه‌ی ادغام شعاعی سنبله دخیل باشند.

پروفسور نیوبرگ می‌گوید: «پدیده‌های احتمالی بسیاری می‌توانند با این یافته‌ی جدید در ارتباط باشند. ادغام شعاعی سنبله درک ما را از سایر پدیده‌هایی که در اطراف خود می‌بینیم و شناخت کاملی از آن‌ها نداریم، وسعت می‌بخشد و چه بسا ادغام شعاعی سنبله به‌راستی می‌توانسته متاثر از چیزی باشد که ۳ میلیارد سال قبل، درست وسط کهکشان راه‌شیری سقوط کرده است.»