همکاری هابل و گایا منجر به تعیین دقیق جرم راه شیری شد

در همکاری مشترک تلسکوپ‌های فضایی هابل و گایا اخترشناسان موفق به تعیین دقیق جرم راه شیری، کهکشان مادری‌مان، شدند. نمونه‌ای فوق‌العاده از همکاری ماموریت‌های مختلف که منجر به نتیجه‌ی مهمی در علم اخترشناسی شد.

تلسکوپ فضایی هابل حاصل همکاری ناسا و سازمان فضایی اروپا است و ماموریت گایا نیز ماموریتی اروپایی است. بر اساس داده‌های این دو تلسکوپ جرم کهکشان راه شیری حدود ۱/۵ تریلیون برابر جرم خورشید است.

جرم راه شیری یکی از پارامترهای مهم برای اخترشناسان است. هر چند که پس از چند دهه تلاش برای تعیین جرم راه شیری مقادیر به دست آمده اختلاف‌های زیادی با یک‌ دیگر داشتند. حال با ترکیب داده‌های هابل و گایا اخترشناسان به این نتیجه رسیده‌اند که جرم راه شیری در شعاع ۱۲۹ هزار سال نوری مرکز کهکشان ۱/۵ تریلیون برابر جرم خورشید است.

تخمین‌های پیشین از جرم راه شیری بین پانصد میلیارد تا سه تریلیون برابر جرم خورشید بود. این اختلاف زیاد بین نتایج به دست آمده بیشتر به دلیل روش‌های مختلف محاسبه‌ی توزیع ماده‌ی تاریک بوده است. پدیده‌ای مرموز که حدود نود درصد جرم کهکشان ما را تشکیل داده است.

ماده‌ی تاریک نوعی ماده است که تنها می‌توان اثرات گرانشی آن را مشاهده کرد و فعلا هیچ راهی برای ثبت مستقیم آن وجود ندارد. بنابراین طبیعی است که نمی‌شود چیزی را که نمی‌توان دید به طور دقیق اندازه‌گیری کرد.

اخترشناسان چگونه جرم راه شیری را اندازه‌گیری کردند؟

در پژوهش اخیر اخترشناسان با بررسی سرعت خوشه‌های ستاره‌ای کروی تلاش کردند تا جرم راه شیری را محاسبه کنند. خوشه‌های ستاره‌ای کروی مجموعه‌ای متراکم از ستاره‌ها هستند که در فاصله‌ی زیاد نسبت به مرکز کهکشان به دور آن می‌چرخند. از آن جا که خوشه‌های کروی فاصله‌ی زیادی از مرکز کهکشان دارند با بررسی حرکت آن‌ها می‌توان با دقت بیشتری جرم کهکشان را محاسبه کرد.

تصویر تلسکوپ هابل از خوشه‌ی کروی NGC 4147.
Credit: ESA/Hubble & NASA, T. Sohn et al.

طبیعی است که هر چه جرم کهکشان بیشتر باشد خوشه‌های کروی تحت تاثیر گرانش با سرعت بیشتری حرکت می‌کنند. در پژوهش اخیر اخترشناسان با روش متفاوتی سرعت حرکت این خوشه‌ها را اندازه‌گیری کردند تا به نتیجه‌ی دقیق‌تری برسند.

در این پژوهش دانشمندان از داده‌های تلسکوپ‌های فضایی گایا و هابل استفاده کردند. گایا با هدف ساخت یک نقشه‌ی سه بعدی دقیق از اجرام آسمانی به فضا پرتاب شده است. این ابزار دقیق می‌تواند حرکت اجرام را نیز با دقت زیادی دنبال کند. در داده‌های گایا اطلاعات مربوط به خوشه‌های کروی تا فاصله‌ی ۶۵ هزار سال نوری از زمین گردآوری شده است.

در مرحله‌ی بعد داده‌های هابل نیز مورد بررسی قرار گرفت. رصدهای هابل خوشه‌های کروی کم‌نور و دور را تا فاصله‌ی ۱۳۰ هزار سال نوری از زمین آشکار می‌کرد. گنجینه‌ی اطلاعات ارزشمند هابل در طول سال‌های فعالیتش به افزایش دقت این پژوهش کمک زیادی کرد.

در مجموع ۳۴ خوشه‌ی کروی با تلسکوپ فضایی گایا و ۱۲ خوشه‌ی دوردست با هابل مورد بررسی قرار گرفتند و دانشمندان توانستند جرم راه شیری را با دقت بالایی اندازه‌گیری کنند.

دانستن جرم دقیق راه شیری به حل سوالات دیگری نیز کمک می‌کند. اکنون می‌توانیم درک بهتری از جایگاه کهکشان‌مان در مقیاس‌ کیهان‌شناختی داشته باشیم.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از کهکشان راه شیری و خوشه‌های کروی اطراف آن.

Credit: ESA/Hubble, NASA, L. Calçada

منیع: Space Telescope