گایا بازوهای مارپیچی فسیلی را در کهکشان راه شیری پیدا کرد!!

نقشه تمام آسمان کهکشان راه شیری در حال حرکت با استفاده از داده‌های گایا. نواحی با حرکت قابل‌توجه با رنگ مشکی/بنفش و مناطقی که حرکت نسبتاً کم دارند با رنگ زرد نشان داده شده‌اند. تعدادی از ساختارهای دیسک رشته‌ای در مقیاس بزرگ در صفحه میانی مشهود است. این نقشه همچنین ابرهای ماژلانی و پل ستاره‌ای متصل کننده آنها را در سمت چپ نشان می‌دهد، در حالی که کهکشان کوتوله Sgr که در حال حاضر در حال جدا شدن است را می‌توان در سمت راست (جسم اصلی) مشاهده کرد. اعتبار Laporte et al., Attribution (CC BY 4.0)

یک تیم بین‌المللی از اخترشناسان، به سرپرستی محققی به نام چروین لاپورته از موسسه علوم کیهان دانشگاه بارسلونا (ICCUB-IEEC)، از داده‌های ماموریت فضایی گایا برای ایجاد نقشه جدیدی از دیسک بیرونی کهکشان راه شیری استفاده کرده‌اند. ساختارهای تازه کشف شده به طرز جالبی، شامل شواهدی برای بازوهای مارپیچی فسیلی است. این تیم کار جدید را در مقاله‌ای در مجله Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters منتشر کرد.

این تیم داده‌های حرکت گایا را که از دسامبر 2020 در دسترس بود، تجزیه و تحلیل کرد تا ساختارهای منسجم را شناسایی کند. نقشه به دست آمده آنها وجود بسیاری از ساختارهای رشته‌ای در حال چرخش ناشناخته قبلی را در لبه دیسک نشان داد. همچنین یک نمای کلی واضح‌تر از ساختارهای شناخته شده قبلی ارائه می‌دهد. شبیه‌سازی‌های عددی پیش‌بینی می‌کنند که چنین ساختارهای رشته‌ای در دیسک بیرونی از فعل و انفعالات اقماری ( کهکشان‌های اقماری) گذشته تشکیل یا بوجود می‌آیند، اما مقدار زیادی از زیرساخت‌های آشکار شده توسط این نقشه همچنان یک راز باقی مانده است.

این ساختارها ممکن است چه باشند؟

یک احتمال این است که آنها بقایای بازوهای جزر و مدی از دیسک راه شیری هستند که در زمان‌های مختلف توسط کهکشانهای اقماری مختلف برانگیخته شده‌اند. کهکشان ما اکنون توسط 50 عدد از این ماهواره‌ها احاطه شده است و در گذشته کهکشان‌های متعدد دیگری را در بر گرفته است. در حال حاضر، تصور می‌شود کهکشان راه شیری توسط کهکشان کوتوله کمان آشفته شده است، اما در گذشته دورتر، با مزاحم دیگری به نام کهکشان Gaia Sausage تعامل داشت که اکنون بقایای آن را در حومه کهکشان ما پراکنده کرده است.

مسیرهای روی این تصویر نشان می‌دهد که چگونه 40000 ستاره که همگی در 326 سال نوری منظومه شمسی قرار دارند، در 400000 سال آینده در آسمان حرکت خواهند کرد.

ESA / Gaia / DPAC / CC BY SA 3.0 IGO; قدردانی: A. Brown، S. Jordan، T. Roegiers، X. Luri، E. Masana، T. Prusti و A. Moitinho

در نهایت، همکاری گایا یک کاتالوگ فرعی – و یک فیلم سه بعدی همراه آن (در زیر) – از 331312 ستاره در فاصله 326 سال نوری از خورشید تولید کرده است. تخمین زده می‌شود که این سرشماری محلی 92٪ کامل شده است (بعضی از ستاره‌های بسیار کم نور ممکن است هنوز وجود نداشته باشند). «حیاط خلوت خورشیدی» ما شامل دو خوشه ستاره‌ای باز است: خوشه‌های ستاره‌ای قلائص و گیسوی برنیکه که اعضای آن‌ها را می‌توان به راحتی با حرکت مناسب مشترکشان تشخیص داد. حدود 1000 ستاره متعلق به خوشه قلائص در فاصله‌ای تقریباً 100 سال نوری پراکنده شده‌اند، ساختاری کشیده که دهها درجه در آسمان وسعت دارد.

در یک مطالعه قبلی، همان تیم نشان داد که یکی از ساختارهای رشته‌ای در دیسک بیرونی، جریان ضد مرکز، ستاره‌هایی دارد که عمدتاً بیش از 8 بیلیون سال سن دارند. این امر باعث می‌شود که به طور بالقوه خیلی پیرتر از آن باشد که توسط قوس به تنهایی تاثیر گرفته باشد و در عوض به  Gaia Sausage اشاره می‌کند.

احتمال دیگر این است که همه این ساختارها بازوهای مارپیچی فسیلی واقعی نیستند، بلکه در عوض تاج‌های اعوجاج عمودی در مقیاس بزرگ را در دیسک راه شیری تشکیل می‌دهند. لاپورت می‌گوید: «ما معتقدیم که دیسک‌ها به برخوردهای کهکشان ‌ای اقماری کوچک واکنش نشان می‌دهند که امواج عمودی ایجاد می‌کنند که مانند موج‌هایی روی یک حوض پخش می‌شوند.

برای تلاش برای تمایز بین این دو توضیح، تیم اکنون یک برنامه پیگیری اختصاصی با تلسکوپ ویلیام هرشل در جزایر قناری به منظور بررسی ویژگی‌های جمعیت‌های ستاره‌ای در هر زیرساخت تضمین کرده است. بررسی‌های آینده به روشن شدن ماهیت و منشأ این سازه‌ها کمک خواهد کرد.

لاپورت در مورد یافته‌های خود می‌گوید: «معمولاً، این منطقه از کهکشان راه شیری به دلیل وجود غباری که بیشتر سطح میانی کهکشانی را به شدت پنهان می‌کند، کاوش ضعیفی داشته است». او می‌افزاید: ‘در حالی که گرد و غبار بر درخشندگی یک ستاره تاثیر می‌گذارد، بر حرکت آن بی‌تاثیر می‌ماند. ما مطمئناً بسیار هیجان زده بودیم که دیدیم داده‌های حرکت گایا به ما کمک کرد تا این ساختارهای رشته‌ای را کشف کنیم! اکنون چالش باقی مانده است که بفهمیم این چیزها دقیقا چیست و چگونه هستند. آنها چرا در این تعداد زیاد به وجود آمدند و آنچه می‌توانند در مورد کهکشان راه شیری، شکل گیری و تکامل آن را به ما بگویند.

مترجم: مرتضی نادری‌فرد

منبع:

Gaia finds fossil spiral arms in Milky Way

by Dr Robert Massey, Royal Astronomical Society DECEMBER 14, 2021

 https://phys.org/news/2021-12-gaia-fossil-spiral-arms-milky.html