چهار راز بزرگ کهکشان راه شیری که ماموریت گایا می تواند به آنها پاسخ دهد


داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط ماموریت گایا آژانس فضایی اروپا حاوی اطلاعات بی‌سابقه‌ای درباره بیش از یک میلیارد از درخشان‌ترین اجرام در آسمان است.

ماموریت گایا در سال 2013 راه اندازی شد و به دلیل ایجاد دقیق ترین نقشه راه شیری با نقشه برداری از موقعیت ها، فواصل و سرعت دقیق نزدیک به 2 میلیارد ستاره شناخته شده است.

به گزارش ایتنا و به نقل از اسپیس، مجموعه داده های آینده بعد جدیدی به دانش ما می بخشد. در واقع، ترکیب شیمیایی ده ها میلیون ستاره به اخترشناسان اجازه می دهد تا به سوالات مهم پاسخ دهند.


لازم به ذکر است که در اطراف نقطه لاگرانژ 2 (نه چندان دور از یک ماموریت پیشگام دیگر، تلسکوپ فضایی جیمز وب)، گایا تقریباً هر دو ماه یکبار کل آسمان را بررسی می کند. البته دو میلیارد جرم آسمانی مشاهده شده توسط این تلسکوپ تنها حدود یک درصد از کل ستارگان کهکشان راه شیری را تشکیل می دهند.

اما با کمک الگوریتم‌های کامپیوتری پیچیده و دانش علمی فراوان، اخترشناسان می‌توانند این اندازه‌گیری‌ها را به کل کهکشان تعمیم دهند تا درباره آن اطلاعات بیشتری کسب کنند.


در زیر، ما به برخی از شگفت‌انگیزترین اسرار که محققان راه شیری امیدوارند با داده‌های جدید کشف کنند، نگاه می‌کنیم.



1. ستاره ها از کجا می آیند؟
گایا با اندازه‌گیری موقعیت‌ها، فواصل و سرعت ستارگان، بسیار بیشتر از نقشه‌برداری ساده کهکشان راه شیری به شکل امروزی انجام می‌دهد.

از آنجایی که اجرام در کیهان از قوانین فیزیک پیروی می کنند، ستاره شناسان می توانند مسیرهای گذشته این ستارگان را مدل کنند و اساسا فیلم راه شیری را در طول میلیون ها یا حتی میلیاردها سال به عقب برگردانند و دوباره پخش کنند.

اما این نیز با داده های منتشر شده قبلی امکان پذیر شد. در واقع، با مجموعه داده های جدید، ستاره شناسان می توانند اطلاعات بیشتری را جستجو کنند.


برای اولین بار، تیم ماموریت گایا آنچه را که «پارامترهای اخترفیزیکی» می‌نامند را برای نیم میلیارد ستاره منتشر خواهد کرد.

خوزه بروجن (دانشمند پروژه گایا) می‌گوید: «این پارامترها که از طیف نوری ستارگان اندازه‌گیری شده توسط گایا (که می‌توان گفت «اثرانگشت» نحوه جذب نور این ستاره‌ها است) به دست می‌آید، اطلاعاتی درباره ترکیب شیمیایی، جرم، سن آنها ارائه می‌کند. آنها دما و روشنایی هر یک از ستارگان اندازه گیری شده را فراهم می کنند و این کار بسیار بزرگی است.


بروگن ادامه می دهد: “شما باید واقعاً با ستاره ها ملاقات کنید.” آنها به شما می گویند که آنها کی هستند. مثل این است که یک گروه ناشناس متشکل از 500 میلیون نفر داشته باشید و اکنون با تک تک آنها آشنا شوید. نام آنها چیست، چند سال دارند و اهل کجا هستند؟


بروگن گفت که گایا ترکیب شیمیایی اتمسفر 30 میلیون از این ستاره ها را اندازه گیری کرد و دریافت که آنها مشابه ترکیب شیمیایی ابرهای مولکولی هستند که این ستارگان میلیاردها سال پیش در آن متولد شده اند.

ستاره شناسان می توانند با ترکیب اطلاعات ترکیب شیمیایی با مدل سازی مسیر ستارگان، گروه هایی از ستارگان را به جایی که در داخل (و همچنین در خارج) کهکشان راه شیری متولد شده اند، ردیابی کنند.


بروگن ادامه می‌دهد: «این واقعاً منحصربه‌فرد است که اکنون می‌توانیم این کار را با چنین تعداد زیادی ستاره انجام دهیم. این کاری است که انجام آن با تلسکوپ های زمینی بسیار دشوار و پرهزینه است. چون زمان زیادی می برد.



2. قسمت های مختلف کهکشان چگونه به هم متصل هستند؟
اگرچه گایا از سال 2014 راه شیری را رصد کرده است، بسیاری از ستاره شناسان هنوز اطلاعات زیادی در مورد کهکشان ما ندارند.

مطالعه خانه کهکشانی ما کار آسانی نیست. از آنجایی که ما در داخل کهکشان هستیم، نمی توانیم به بیرون از آن نگاه کنیم.

حتی برای گایا غیرممکن است که فراتر از این دیسک کهکشانی را از میان ابرهای متراکم غبار و گاز که مرکز کهکشان راه شیری (خانه سیاهچاله ابرپرجرم Sagittarius A*) را پوشانده است، ببیند.


اما با پیشرفت های تدریجی در داده های گایا (و با کمک سایر تکنیک های رصدی مانند نجوم رادیویی)، تصویر بزرگ به تدریج کامل می شود. این بدان معناست که ما به حل معماهای بزرگ از جمله توزیع ماده تاریک در کهکشان خود نزدیک می شویم.


بروگن می گوید: «تمام مواد موجود در کهکشان بر روی هر ستاره گرانش اعمال می کنند و این گرانش تعیین می کند که ستاره با چه سرعتی حرکت می کند. بنابراین با اندازه گیری حرکت ستارگان، توزیع ماده در کهکشان راه شیری نیز بررسی می شود.


یکی از ابهامات پایدار مرتبط با توزیع ستارگان در کهکشان راه شیری، ساختار مارپیچی این کهکشان است. اخترشناسان عموماً موافق هستند که کهکشان راه شیری دارای چهار بازوی مارپیچی است.

لازم به توضیح است که هر یک از این مارپیچ ها در واقع جریان های متراکمی از تابش ستاره ها و گازهایی هستند که به نظر می رسد از مرکز کهکشان ساطع می شوند. اما چند نکته در مورد این بازوهای مارپیچی وجود دارد: ستاره شناسان هنوز در مورد اندازه و برجستگی هر بازو و همچنین موقعیت دقیق آنها در قرص کهکشان راه شیری بحث می کنند.

بنابراین، داده های جدید ممکن است به آشکارسازی ساختار مارپیچ با وضوح بهتر کمک کند.


بروگن می گوید: «با پارامترهای اخترفیزیکی که اکنون داریم، می توانیم مستقیماً نمونه هایی از ستارگان را برای کاربردهای علمی خاص ایجاد کنیم.

می دانیم که بازوهای مارپیچی بیشتر از ستارگان جوان تشکیل شده است و در اینجاست که ستاره ها شکل می گیرند.

مثلاً با داده‌های جدید می‌توان به ستاره‌هایی نگاه کرد که بیش از صد میلیون سال سن ندارند.» (در توضیح باید گفت که از نظر ستاره‌شناسی، 100 میلیون سال در واقع سن است. این عدد را با خورشید که 4.6 میلیارد سال سن دارد و 5 میلیارد سال دیگر خواهد مرد، مقایسه کنید.)


گایا نه تنها بازوهای مارپیچی را مانند امروز می بیند، بلکه به ستاره شناسان اجازه می دهد تا تکامل این بازوها را در گذشته و آینده مدل کنند.


آنتونی براون، ستاره شناس دانشگاه لیدن هلند و رئیس کنسرسیوم پردازش و تحلیل داده های گایا، می گوید: با داده های جدید، ستاره شناسان می توانند به فراسوی خورشید نگاه کنند.

بنابراین، آنها به طور مستقیم از بخش بزرگتری از بازوهای مارپیچی کهکشان نمونه برداری می کنند. با این حال، درک جامع کهکشان همچنان یک چالش باقی خواهد ماند.”

 




3. در دوران «نوزادی» کهکشان راه شیری چه اتفاقی افتاد؟
اندازه گیری های گایا به اخترشناسان اجازه می دهد تا آنچه را که “باستان شناسی کهکشانی” نامیده می شود، کشف کنند. با بازسازی مسیر میلیون ها ستاره، آنها می توانند درباره رویدادهایی که در گذشته های دور، میلیاردها سال پیش رخ داده اند، اطلاعات بیشتری کسب کنند.

این رویدادها شامل برخوردهای فاجعه آمیز با کهکشان های دیگر بود که امواج آن تا به امروز در سراسر کهکشان دیده می شود.


یکی از معروف ترین اکتشافات منتشر شده از داده های قبلی گایا، برخورد با کهکشان کوچکتری به نام گایا انسلادوس بود که 8 تا 11 میلیارد سال پیش رخ داد. در آن زمان کهکشان راه شیری بسیار کوچکتر از امروز بود و با جذب مهاجم کوچکتر دستخوش تغییرات قابل توجهی شد.

براون می گوید: «برخورد با گایا انسلادوس آخرین ادغام بزرگی بود که راه شیری در طول تولد آشفته خود تجربه کرد. او امیدوار است که ستاره شناسان بتوانند با مجموعه داده های جدید به تاریخ کهکشان نگاه کنند و برخی از برخوردهای قبلی را ردیابی کنند.


وی خاطرنشان می‌کند: «ما قبلاً دیده‌ایم که برخی از نویسندگان سعی کرده‌اند به بیش از 10 میلیارد سال پیش و اولین نشانه‌های شکل‌گیری کهکشان راه شیری (حدود 12 یا 13 میلیارد سال پیش) نگاه کنند.

اما با نسخه جدید و به لطف داده های اخترفیزیکی که منتشر خواهیم کرد، می توانیم این کار را بسیار بهتر انجام دهیم. اکنون که سن و ترکیب شیمیایی ستارگان را می دانیم، می توانیم ترتیب زمانی وقایع را درک کنیم و همچنین می توانیم ببینیم که ستاره ها از کجا آمده اند.


لازم به ذکر است که کهکشان راه شیری تا به امروز به خوردن کهکشان های کوچکتر ادامه می دهد. مدل‌ها نشان می‌دهند که دو کهکشان کوتوله، ابر ماژلانی بزرگ و ابر ماژلانی کوچک، که به دور نقاط دوردست کهکشان راه شیری می‌چرخند، روزی کاملاً توسط کهکشان راه شیری غرق خواهند شد.

براون می گوید که بقایای کهکشان های کوتوله دیگر را می توان در داده های گایا به شکل جریان های ستاره ای پراکنده بالای هاله راه شیری ردیابی کرد.


درست همانطور که کهکشان راه شیری از برخوردهای خشونت آمیز پدید آمد، روزی به مرگ خشونت آمیز خواهد رفت. در حدود 4.5 میلیارد سال، کهکشان راه شیری با نزدیکترین همسایه کهکشانی بزرگ خود، کهکشان آندرومدا برخورد خواهد کرد.

انتظار می رود این برخورد تقریباً همزمان با مرگ خورشید اتفاق بیفتد، بنابراین بعید است که نژاد بشر در اطراف شاهد این رویداد باشد. براون می‌گوید انتشار داده‌های جدید از Gaia ممکن است در واقع تا حدودی این رویداد فاجعه‌بار را روشن کند.



4. مشکل تبلت راه شیری چیست؟
داده های قبلی گایا نشان داد که دیسک کهکشان راه شیری تاب خورده است، نه مسطح. همچنین در حین چرخش به دور مرکز کهکشان مانند یک فرفره می چرخد. ستاره شناسان بر این باورند که این لرزش در اثر برخورد کهکشانی نه چندان دور ایجاد شده است.


براون امیدوار است که داده‌های جدید، این اختلال و ریشه‌های آن را بیشتر روشن کند. انتشار اطلاعات آتی حاوی اطلاعاتی در مورد حرکت بیش از 30 میلیون ستاره در خط دید گایا، سرعت حرکت آنها به سمت یا دور شدن از تلسکوپ خواهد بود.

به این سرعت «سرعت شعاعی» می گویند. نسخه های قبلی دارای سرعت شعاعی تنها 7 میلیون ستاره بودند. هر چه اخترشناسان اطلاعات بیشتری داشته باشند، ابزارهای تجزیه و تحلیل دقیق تری در مورد کهکشان نشان می دهند.


براون می‌گوید: «می‌توانیم سعی کنیم «آشفتگی» را در مکان‌های مختلف کهکشان اندازه‌گیری کنیم یا ببینیم که چگونه بر انواع خاصی از ستاره‌ها تأثیر می‌گذارد.

این به ما چیزهای زیادی در مورد اینکه دقیقاً چه چیزی باعث فتق دیسک می شود به ما می آموزد. این چیزی است که می توان با این نمونه بسیار بزرگتر از داده ها انجام داد.


و بیشتر در آینده…


بروگن گفت که گایا در حال حاضر ماموریتی است که بیشترین مقالات علمی را تولید می کند و ما همچنان منتظر دریافت بهترین یافته ها هستیم.


علاوه بر این، گایا بزرگترین پایگاه داده ترکیب شیمیایی سیارک ها در منظومه شمسی را جمع آوری کرده است. کنسرسیوم پردازش اندازه‌گیری گایا در حال توسعه الگوریتم‌های بهتری است که به دانشمندان امکان می‌دهد درباره ستارگانی که گایا می‌بیند بیشتر بیاموزند.

این ماموریت تا سال 2025 به رصد آسمان ادامه خواهد داد تا زمانی که سوخت آن تمام شود. بروگن نتیجه می گیرد که انتظار می رود دو مجموعه داده بزرگ دیگر به زودی منتشر شود و شگفتی های جدیدی از جمله اطلاعات هزاران سیاره فراخورشیدی تازه کشف شده را به همراه خواهد داشت.

دیدگاهتان را بنویسید