راه شیری ما با یک کهکشان دیگر برخورد کرده است!

ستاره شناسان زیر ساختار ستاره‌ای حلقوی شکلی را در کهکشان راه شیری ما یافتند. این نشان می‌دهد که کهکشان راه شیری، اثرات یک برخورد نزدیک است که باعث می‌شود میلیون ها ستاره در حال حرکت مانند امواج بر روی یک استخر می‌باشد.

تصویر از  ESA

چگونه می توانیم تاریخچه کهکشان راه شیری خودمان را بشناسیم؟ یکی از راه‌ها مشاهده حرکت‌های فعلی ستاره‌های راه شیری است (یا جریانی که ما می توانیم آنها را با توجه به سرعت محدود نور مشاهده کنیم). انقلاب در توانایی ما برای ردیابی حرکات ستاره‌ای در اواخر سال 2013، با راه اندازی مأموریت گایا آژانس فضایی اروپا آغاز شد. کار گایا است که آسمان را بارها و بارها اسکن کرده، هر یک از ستارگان را به صورت هدفمند به طور متوسط ​​70 بار در طی مأموریت پنج ساله مشاهده کرده است. به این ترتیب، گایا دقیقا همانطور که این ستاره ها حرکت‌می کنند آنها را مشاهده می‌کند. در نهایت، دانشمندان می‌خواهند از این داده‌ها برای ساخت نقشه 3 بعدی کهکشان ما استفاده کنند. در عین حال، با هر نسخه جدید از داده‌های Gaia، اختر شناسان بینش جدیدی را درباره کهکشان ما کشف می‌کنند. داده‌های Gaia اکنون یک برخورد نزدیک بین راه شیری ما و یک کهکشان کوچک را صدها میلیون سال پیش نشان داده‌اند.

این کار جدید بر اساس انتشار اطلاعات دوم Gaia است. این اطلاعات نشان می‌دهد که بعضی از ستاره ها در کهکشان راه شیری ما مانند “موج شکن ها در یک حوضچه” حرکت می‌کنند، ستاره شناسان می‌گویند که این حرکت به علت برخوردی است که مدت‌ها پیش داشته‌اند.

محدوده زمانی برای برخورد نزدیک حدود 300 تا 900 میلیون سال پیش است. در بحث نجومی این تاریخ نسبتا تازه است.

مقصر می‌تواند یک کهکشان کوتوله قوسی باشد، که یکی از چندین کهکشان کوچک است که به همراه کهکشان بزرگ ما در فضا قرار دارد. کهکشان راه شیری در فرآیند انهدام این کهکشان کوچک دخالت داشت که فقط چند ده میلیون ستاره در آن، در مقایسه با 100 میلیارد ستاره کهکشان ما وجود داشت.

ترزا آنتوجی ​​از دانشگاه بارسلونا، اسپانیا، که این تحقیق را هدایت می‌کرد. او گفت:

در ابتدا این ویژگی‌ها برای ما بسیار عجیب بود. من کمی شوکه شدم و فکر کردم ممکن است مشکل از داده‌ها باشد، زیرا شکل‌ها بسیار واضح هستند.

در این نقشه تمام تراکم ستاره‌ها در کهکشان راه شیری – که توسط ماموریت گایا بین ژوئیه 2014 تا مه 2016 مشاهده می‌شود، کهکشان کوتوله قوس، یک کهکشان کوچکتر از کهکشان راه شیری است. این جریان ستاره‌ای از کوتوله قوس شکل گرفته به عنوان یک ویژگی در زیر مرکز کهکشان ما (به سمت پایین به سمت راست) قابل مشاهده است. تصویر از ماموریت گایا / ESA.

بیانیه مأموریت گایا توضیح داد:

الگوی نشان داده شده گایا نه تنها موقعیت‌های دقیق بیش از یک میلیارد ستاره را اندازه‌گیری می‌کند بلکه دقیقا سرعت خود آنها را در صفحه آسمان نیز می‌سنجد. برای یک زیرمجموعه از چند میلیون ستاره، Gaia تخمینی از سرعتهای سه بعدی کامل را فراهم کرد، که اجازه مطالعه حرکت ستاره‌ای را با استفاده از ترکیبی از موقعیت و سرعت، که به عنوان فضای فاز شناخته می‌شود، ارائه می دهد.

فضای فاز فضایی است شامل تمام حالات ممکن برای یک سیستم. هر حالت سیستم در فضای فاز با یک نقطه نمایش داده می‌شود. در مکانیک عموماً فضای فاز شامل تمامی مقادیر ممکن مکان و تکانه است.

در فضای فاز، هر درجه آزادی سیستم با یک محور نمایش داده می‌شود. به عنوان مثال فضای فاز یک تک ذره آزاد در فضای ۳ بعدی، شامل ۳ محور برای مولفه‌های مکان و ۳ محور برای مولفه‌های تکانه است.

اگر سیستم بسته باشد، مقدار انرژی کل در آن ثابت است. این سیستم با صفحه‌ای با یک بعد کمتر از سیستم باز در فضای فاز نمایش داده می‌شود.

اگر ناحیهٔ کوچکی را در فضای فاز در نظر بگیریم، این ناحیه با گذشت زمان می‌ترادیسد (تغییر شکل می‌دهد) ولی حجم آن همواره پایا است. علت ترادیسش، تغییر موقعیت و تکانهٔ هر ذره با گذشت زمان است. این قضیه به قضیهٔ لیوویل شهرت دارد که در آن «شاره» فضای فاز غیرقابل تراکم است.

در فضای فاز، حرکتهای ستاره‌ای، هنگامی که موقعیت ستاره بر خلاف سرعت آنها ترسیم شد، یک الگوی جالب و کاملا غیرمنتظره را نشان داد. [Antoja] گفت نمی‌توانستم کاملا به چشمانم اعتماد کنم، زمانی که برای اولین بار آن را بر روی صفحه نمایش کامپیوتر خود را دیدم.

یک شکل به ویژه توجه او را جلب کرد. این الگوی شبیه شکل حلزون در نمودار بود که ارتفاع ستاره‌ها را در بالا یا پایین صفحه کهکشان در برابر سرعت خود در همان جهت طراحی کردند که هرگز قبلا دیده نشده بودند.

اما، این ستاره‌شناسان گفتند که داده‌های Gaia تحت آزمایش‌های اعتبار چندگانه قرار گرفته‌اند. آنها گفتند تنها نتیجه‌ای که می‌توانست به دست بیاورد این بود که این ویژگی‌ها در فضای وسیع راه شیری ما وجود دارد. و آنها معتقدند سازه‌هایی که می‌بینند نتیجه یک برخورد نزدیک می‌باشند. آنتوجا توضیح داد:

این کمی شبیه پرتاب سنگ در یک حوضچه است که آب را به صورت امواجی جابجا می‌کند.

برخلاف مولکول‌های آب که دوباره با هم تلفیق می‌شوند، ستارگان این را در “حافظه” خود حفظ می‌کنند که آنها را تحریک می‌کنند، این ستاره شناسان گفتند:

این حافظه در حرکات آنها یافت می‌شود. پس از مدتی، اگر چه موجها دیگر در توزیع ستاره‌ها قابل مشاهده نیستند، اما وقتی که به سرعت آنها نگاه می‌کنید، می‌بینید هنوز هم وجود دارد.

چرا ستاره شناسان پیش از این آنها را ندیده‌اند؟

تکنولوژی به اندازه کافی پیشرفت نکرده بود تا امکان مشاهده آن را فراهم کند. آنتجا گفت:

به نظر می‌رسد ناگهان عینک‌های مناسب را قرار داده‌اید و همه چیزهایی را مشاهده کنید که قبلا دیده نشد‌ه‌اند.

مفهوم هنری از اختلالات در سرعت ستارگان – مانند موجهای یک حوضچه – که بتازکی  در کهکشان راه شیری خود را با ماموریت Gaia کشف شده است. این موجها نشان می‌دهد كهكشان كوچكی كه در حدود 300 تا 900 میلیون سال پیش با راه شیری ما برخورد كرده است. تصویر از  ESA

منبع: https://earthsky.org/space/milky-way-near-miss-sagittarius-galaxy-gaia