لبه کهکشان راه شیری بسیار دورتر از آن چیزی است که تصور می‌شود!

MacTavish · 30/3/20

دانشمندان به تازگی اطلاعات شگفت‌انگیزی در مورد لبه کهکشان راه شیری و ابعاد مجموعه ستاره‌ای که در آن زندگی می‌کنیم، به دست آورده‌اند. در ادامه با گجت نیوز همراه باشید.

تا به حال نظریه‌ها و حقایق جالب‌توجهی در مورد لبه کهکشان راه شیری منتشر شده بود، اما اخیرا محققان کشف کرده‌اند که مجموعه ستاره‌ای میزبان منظومه شمسی و سیاره زمین از آنچه تصور می‌شد، بسیار بزرگ‌تر است. در بررسی این موضوع با ما همراه باشید.

لبه کهکشان راه شیری
اندازه‌گیری ابعاد چیزی که در داخل آن قرار گرفته‌ایم و امکان خارج شدن و نگاه کردن به آن از بیرون وجود ندارد، کار چندان راحتی نیست. وضعیت ما برای مشخص کردن ابعاد کهکشان راه شیری هم این‌گونه است و به همین دلیل، دانشمندان بر اساس مشاهدات خود از اجرام کهکشان راه شیری که در دورترین فاصله ممکن از زمین قرار گرفته‌اند، اطلاعاتی را در این رابـ*ـطه منتشر کرده‌اند.

سال گذشته اعلام شد که مجموعه ستاره‌ای دیسک مانند راه شیری قطری 260 هزار سال نوری دارد. با این وجود، در حالی که تاثیرات گرانشی خورشید بسیار دورتر از آن چیزی که انتظار می‌رود گسترش می‌یابد، میدان گرانش و چگالی کهکشان راه شیری که به صورت ماده تاریک غیرقابل رویت در نظر گرفته می‌شود هم فضایی بسیار فراتر از یک دیسک با قطر چند صد هزار سال نوری را شامل می‌شود.

بر اساس محاسباتی که در مقاله جدید دانشمندان، در ژورنال “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” منتشر شده، هاله ماده تاریک اطراف کهکشان راه شیری، یک فضای کروی به قطر 1.9 میلیون سال نوری را به خود اختصاص داده است.

همان‌طور که اختر فیزیکدان آلیس دیسون (Alis Deason) و همکارانش از دانشگاهی در بریتانیا در تحقیق اخیر اظهار کرده‌اند، علاوه بر ستاره‌ها و اجرام آسمانی فوق‌العاده دوری که در لبه کهکشان راه شیری برای ما قابل رویت هستند، مجموعه ستاره‌ای که در آن قرار گرفته‌ایم شامل مواد بسیار بیشتری می‌شود. به صورت کلی، تقریبا تمامی کهکشان‌ها در مرکز خود یک سیاه چاله کلان جرم دارند که به واسطه گرانش فوق‌العاده‌اش، تمامی اجرام کهکشان را به صورت منسجم اطراف خود نگه‌داشته و به دور خود می‌گرداند.

حال بررسی‌های تیم دیسون نشان می‌دهند که ستاره‌های لبه کهکشان راه شیری با سرعتی بیشتر از آن چیزی که حاصل گرانش سیاه چاله کلان جرم مرکز کهکشان است، حرکت می‌کنند و این مسئله را تنها می‌توان به کمک بحث ماده تاریک توجیه کرد.

لبه کهکشان راه شیری بسیار دورتر از آن چیزی است که تصور می‌شود!

تصویری از هاله ماده تاریک در اطراف کهکشان راه شیری

به بیان ساده‌تر، محققان این احتمال را مطرح کرده‌اند که وجود هاله‌ای کروی و فوق‌العاده بزرگ از ماده تاریک، باعث شده تا ستاره‌های لبه کهکشان راه شیری سرعت بیشتری داشته باشند. از آنجایی که پدیده ماده تاریک برای ما قابل مشاهده و ردیابی مستقیم نیست، از طریق روش‌های غیرمستقیمی مانند تحقیقات اخیر تیم دیسون و با بررسی آثار این ماده در محیط اطراف می‌توان به وجود ماده تاریک در فضا پی برد.

جزئیات تحقیق انجام شده
با وجود مطرح شدن ایده هاله ماده تاریک در ابتدای تحقیقات، دیسون و همکارانش تلاش کردند تا وجود ماده مورد نظر را به روش غیرمستقیم اثبات کنند. برای این کار، ابتدا شبیه‌سازی‌هایی کیهانی از هاله ماده تاریک کهکشان‌هایی به بزرگی راه شیری انجام شد و تاثیرات این هاله در صورت منزوی بودن کهکشان و همچنین وجود مجموعه‌های ستاره‌ای دیگر بررسی شد.

راه شیری در یک گروه از کهکشان‌ها واقع شده که در فضایی به طول 9.8 میلیون سال نوری قرار دارند. نزدیک‌ترین مورد از کهکشان‌های اطراف هم با نام “M31” یا آندرومدا شناخته می‌شود که بر اساس محاسبات انجام‌شده، حدودا در 4.5 میلیارد سال دیگر با کهکشان ما برخورد می‌کند؛ اما در حال حاضر، فاصله این دو کهکشان عظیم 2.5 میلیون سال نوری است و می‌توان گفت که در این فاصله میدان گرانش دو مجموعه با یکدیگر همپوشانی دارد.

با این تفاسیر، محققان از چندین برنامه شبیه‌سازی گوناگون برای مدل کردن هاله ماده تاریک راه شیری استفاده کردند تا با بررسی سرعت شعاعی اجرام خارج از کهکشان در فاصله‌های مختلف و بر اساس چگالی این اجرام، لبه هاله ماده تاریک کهکشان ما را مشخص کنند. سرعت شعاعی همان سرعتی است که اجرام مختلف در هنگام چرخش به دور یک مرکز دارند و تمامی مدل‌سازی‌ها نشان دادند که در خارج از فضای کروی ماده تاریک اطراف راه شیری، سرعت شعاعی اجرام گوناگونی مثل کهکشان‌های کوتوله به شدت کاهش می‌یابد.

در مرحله بعدی داده‌های شبیه‌سازی‌ها با اطلاعاتی که از رصد کهکشان‌های کوتوله اطراف راه شیری به دست آمده، مقایسه شد و همان‌طور که انتظار می‌رفت، سرعت این اجرام در صورت قرارگیری آن‌ها خارج از فضای کروی ماده تاریک به مقدار قابل‌توجهی کاهش می‌یافت.

همان‌طور که اشاره شد، بر اساس مقایسه داده‌های مربوط به شبیه‌سازی‌ها و رصد فضای اطراف، فاصله شعاعی تا لبه کهکشان راه شیری 950 هزار سال نوری اندازه‌گیری شده است. با دو برابر کردن این عدد به قطر 1.9 میلیون سال نوری اظهار شده در ابتدا می‌رسیم.

البته از آنجایی که هدف اصلی از تحقیقات دیسون و همکارانش مشخص کردن ابعاد واقعی کهکشان نبود، احتمال دارد که در پژوهش‌های دقیق‌تر آینده این عدد تغییر کند، اما همان‌طور که دانشمندان اظهار کرده‌اند، مشخص شدن لبه کهکشان راه شیری و اطلاعاتی در مورد ماده تاریکاطراف این مجموعه اجرام آسمانی می‌تواند نقش مهمی در تحقیقات کیهانی ایفا کند و در پیدا کردن هاله اطراف کهکشان‌های دیگر هم به محققان کمک کند.

انجمن رمان نویسی