اخترشناسان در یکی از بازوهای مارپیچی راه شیری “شکستگی” پیدا کردند.
در اینجا (از سمت چپ) سحابی عقاب، امگا، مثلث و مرداب نشان داده شده است که تلسکوپ فضایی فروسرخ اسپیتزر ناسا آنرا تصویربرداری کرده است. این سحابیها بخشی از ساختار درون بازوی قوس راه شیری هستند که از زاویه بزرگی در این بازو بیرون زدهاند. اعتبار: NASA/JPL-Caltech
دانشمندان مشخصهای را در کهکشان راه شیری مشاهده کردند که قبلاً شناخته نشده بود: گروهی از ستارگان جوان و ابرهای گازی ستارهساز مانند تراشهای که از تخته چوبی بیرون بزند در حال خروج از یکی از بازوهای مارپیچی راه شیری هستند. این کشش حدود 3000 سال نوری کشیده شده است و اولین ساختار بزرگی است که با جهتگیری بسیار متفاوت از این بازو شناسایی شده است.
ستارهشناسان نگرش دقیقی از اندازه و شکل بازوهای کهکشان راه شیری دارند، اما بسیاری چیزها هنوز ناشناخته ماندهاند: آنها نمیتوانند ساختار کامل کهکشان خانه ما را ببینند، زیرا زمین در داخل آن قرار دارد. این امر مثل این است که در وسط میدان تایمز ایستاده باشید و تلاش کنید، نقشهای از جزیره منهتن ترسیم کنید. آیا میتوانید فاصلهها را دقیق اندازهگیری کنید تا بفهمید دو ساختمان در یک بلوک هستند یا چند خیابان از هم فاصله دارند؟ و چگونه میتوانید امیدوار باشید تا انتهای جزیره را با چیزهای زیادی در سر راه خود ببینید؟
برای کسب اطلاعات بیشتر، نویسندگان مطلب جدید بر روی بخش نزدیکی از یکی از بازوهای کهکشان، به نام بازوی قوس تمرکز کردند. آنها با استفاده از تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا قبل از بازنشستگی آن در ژانویه 2020، به دنبال ستارههای نوزاد، واقع در ابرهای گاز و غبار (سحابی) بودند. اسپیتزر نور فروسرخی را شناسایی کرد که میتواند در آن ابرها نفوذ کند، در حالی که نور مرئی (یعنی نوری که چشم انسان میتواند ببیند) نمیتواند در آنها عبور کند.
تصور میشود که ستارگان و سحابیهای جوان به شکل بازوهایی که در آن هستند، همخط شدهاند. برای به دست آوردن نمای سه بعدی از این بخش از بازو، دانشمندان از آخرین دادههای مأموریت ESA (آژانس فضایی اروپا) یعنی مأموریت گایا برای اندازهگیری دقیق فاصله ستارگان استفاده کردند. دادههای ترکیبی نشان داد که ساختار طولانی و نازک مرتبط با بازوی قوس از ستارگان جوانی ساخته شده است که تقریباً با سرعت یکسان و در یک جهت در فضا حرکت میکنند.
مایکل کوهن، اخترفیزیکدان و نویسنده اصلی مقاله جدید میگوید: “ویژگی اصلی بازوهای مارپیچی این است که آنها با چه فاصلهای در اطراف یک کهکشان میچرخند.“این ویژگی با زاویهی گشودگی بازو اندازهگیری میشود. یک دایره دارای زاویه گشودگی 0 درجه است و با بازتر شدن مارپیچ، زاویه گشودگی افزایش مییابد. “اکثر مدلهای راه شیری حاکی از آن هستند که بازوی قوس مارپیچی تشکیل میدهد که زاویه گشودگی حدود 12 درجه دارد، اما ساختاری که ما مورد بررسی قرار دادیم واقعاً در زاویه نزدیک به 60 درجه خود را نشان میدهد.”
ساختارهای مشابه – که گاهی اوقات خار یا پر نامیده میشوند – معمولاً در وضعیت برآمدگی از بازوی کهکشانهای مارپیچی دیگر دیده میشوند. دهههاست که دانشمندان این را از خود پرسیدهاند که آیا بازوهای مارپیچی راه شیری ما نیز دارای این ساختارها هستند یا نسبتاً صاف هستند.
گروهی از ستارگان و ابرهای ستارهساز که از بازوی قوس راه شیری بیرون زدهاند. کادر داخلی ساختار و فاصله از خورشید را نشان میدهد. اعتبار: ناسا
اندازهگیری راه شیری
مشخصه تازه کشفشده شامل چهار سحابی است که زیبایی خیرهکنندهی آنها معروف است: سحابی عقاب (که شامل ستونهای آفرینش است)، سحابی امگا، سحابی مثلث و سحابی مرداب. در دهه 1950، گروهی از ستارهشناسان محاسبات فاصله تقریبی برخی از ستارگان این سحابی را انجام دادند و توانستند وجود بازوی قوس را استنباط کنند. کار آنها برخی از اولین شواهد ساختار مارپیچی کهکشان ما را ارائه داد.
همکار نویسنده این پژوهش یعنی آلبرتو کرون مارتینز که اخترفیزیکدان و مدرس انفورماتیک در دانشگاه کالیفرنیا میباشد، ایروین و عضو کنسرسیوم پردازش و تحلیل دادههای گایا (DPAC)، میگوید: “فاصلهها از جمله سختترین موارد برای اندازهگیری در اخترشناسی هستند.” این تنها اندازهگیریهای مستقیم فواصل از طریق گایا در این اواخر بود که هندسه این ساختار جدید را اینطور آشکار ساخت.”
در مطالعه جدید، پژوهشگران همچنین به فهرست بیش از صدهزار ستاره نوزاد توسط اسپیتزر در بررسی کهکشان موسوم به پیمایش فوقالعاده میانصفحهای فروسرخ میراث کهکشانی Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire یا GLIMPSE)) تکیه داشتند.
کوهن میگوید: “هنگامی که دادههای گایا و اسپیتزر را کنار هم قرار میدهیم و در آخر این نقشه سهبعدی دقیق را مشاهده میکنیم، میتوانیم ببینیم که پیچیدگیهای بسیار زیادی در این منطقه وجود دارد که قبل از آن آشکار نبوده است.”
ستارهشناسان هنوز به طور کامل درک نکردهاند که چه چیزی باعث شکلگیری بازوهای مارپیچی در کهکشانهایی مانند ما میشود. اگرچه ما نمی توانیم ساختار کامل راه شیری را ببینیم، اما توانایی اندازهگیری حرکت تک تک ستارهها برای درک این پدیده مفید است: ستارههای موجود در ساختار تازه کشف شده احتمالاً در همان زمان، در همان ناحیه کلی شکل گرفتهاند و به طور منحصر به فردی تحت تأثیر نیروهای عامل در کهکشان، از جمله گرانش و برش ناشی از چرخش کهکشان قرار گرفتهاند.
یکی از نویسندگان همکار یعنی رابرت بنیامین اخترشناس دانشگاه ویسکانسن-وایتواتر و پژوهشگر اصلی در پیمایش GLIMPSE گفت: “در آخر، باید یادآوری کرد که عدم قطعیتهای بسیاری در مورد ساختار بزرگمقیاس راه شیری وجود دارد و اگر میخواهیم آن تصویر بزرگتر را درک کنیم، باید به جزئیات آن توجه کنیم. این ساختار قطعه کوچکی از راه شیری است، اما میتواند چیزهای قابل توجهی در مورد کهکشان به طور کلی به ما بگوید.”
این پژوهش در Astronomy & Astrophysics به چاپ رسیده است.
ترجمه رویا قنادی
Astronomers find a ‘break’ in one of the Milky Way’s spiral arms
https://phys.org/news/2021-08-astronomers-milky-spiral-arms.html