قطر کهکشان راه‌شیری؛ صدهزار یا دو میلیون سال‌ نوری؟!

مجله ايلياد/ براي مدت‌ها، اخترشناسان بر اين باور بودند که قطر کهکشان راه‌شيري، منزلگاه ما، ۱۰۰،۰۰۰ سال نوري است؛ اگرچه در سال ۲۰۱۵ ميلادي و پس از مطالعاتي در اين زمينه، دانشمندان قطر ۱۵۰،۰۰۰ سال نوري را پيشنهاد کردند، زيرا اين عدد به نتايج مطالعات نزديک‌تر بود. البته اين نتايج هم پايان کار نبودند و طبق داده‌هاي نقشه‌برداري ماهواره‌ي گايا، قطر اين کهکشان تا ۲۶۰،۰۰۰ سال نوري ادامه داشت. اما حالا و در سال ۲۰۲۰، کيهان‌شناسان دانشگاه دورهام انگليس، ارقام عجيبي را براي قطر راه‌شيري اعلام کرده‌اند. طبق مطالعات آن‌ها، پهناي راه‌شيري در حدود دو ميليون سال نوري است! محاسبه‌ي قطر کهکشان راه‌شيري کار ساده‌اي نيست؛ دليل آن هم اين است که ما درون اين کهکشان هستيم و در نتيجه نمي‌توانيم از بيرون، تصويري از اين کهکشان تهيه کنيم. پس بهترين راه براي تخمين قطر آن، اندازه‌گيري فاصله‌ي اجرام موجود در اطراف ديسک راه‌شيري و حومه‌ي کهکشان است. اما درست مانند خورشيد که اثرات گرانشي آن فراتر از کمربند کويپر مي‌رود، اثرات گرانشي و همچنين چگالي ماده‌ي تاريکِ اطراف کهکشان راه‌شيري که نامرئي هستند هم بسيار فراتر از مرز ستاره‌ها و اجرام مرئي اين کهکشان پيش مي‌رود. ما از روي همين تاثيرات گرانشي مي‌توانيم وجود ماده‌ي تاريک را پيش‌بيني کنيم. در واقع کهکشان راه‌شيري چيزي بيشتر از ستاره‌ها و گازهايي است که به دور سياه‌چاله‌ي مرکزي مي‌چرخند و شاهدي دال بر اين نظريه نيز وجود دارد. بر اساس مکانيک نيوتوني، هرچه اجرام از مرکز کهکشان دورتر باشند، به دليل تاثيرات گرانشي سرعت چرخش‌شان به دور مرکز هم کم‌تر مي‌شود؛ مثل سرعت سياره‌ي اورانوس نسبت به سرعت سياره‌ي ناهيد در سامانه‌ي خورشيدي. اما در مرز‌هاي شناخته شده‌ي راه‌شيري اتفاقي عجيب در جريان است؛ سرعت اجرام موجود در آن نواحي بسيار بيشتر از حد انتظار است. اين سرعت زياد ناشي از تاثيرات گرانشي ماده‌اي نامرئي است. در نتيجه، ما مي‌دانيم که کره‌اي بسيار پهناور از ماده‌ي تاريک دور تا دور ديسک کهکشان راه‌شيري را پوشانده است. کره‌اي که حضور خود را با تاثيراتش بر روي بقيه‌ي اجرام مرئي به رخ مي‌کشد. در اطراف کهکشان ما همچنين، تعدادي کهکشان کوتوله که گاهي به آن‌ها قمر راه‌شيري هم گفته مي‌شود، وجود دارند که همه‌ي آن‌ها زير سلطه‌ي راه‌شيري هستند و حول آن مي‌چرخند. «آليس ديزن» اخترفيزيک‌دان دانشگاه دورهام به همراه همکارانش، در مقاله‌اي که ۲۱ فوريه‌ي سال ۲۰۲۰ منتشر شد، توضيح داده‌اند که با استفاده از شبيه‌سازي‌هاي مختلف توانسته‌اند هاله‌ي ساخته شده از ماده‌‌ي تاريکِ اطراف راه‌شيري را مدل‌سازي کنند. تمرکز اصلي آن‌ها بر روي سرعت چرخش اجرام موجود در اطراف ديسک کهکشان، مثل اقمار راه‌شيري، به دور مرکز آن بوده است. به‌طوري که با مشخص کردن اختلاف سرعت اين اجرام، مي‌توان مرزي مشخص براي هاله‌ي راه‌شيري پيدا کرد. تمام شبيه‌سازي‌هاي انجام شده حاکي از آن بود که سرعت اين اجرام، پس از فاصله‌اي مشخص، به‌شدت اُفت مي‌کند. سپس خانم آليس ديزن و همکارانش، شروع به بررسي داده‌هاي رصدهاي پيشين از اين اجرام و به‌ويژه کهکشان‌هاي کوتوله‌ي اطراف راه‌شيري کردند. در اين بررسي‌ها نيز همان‌طور که شبيه‌سازي‌ها پيش‌بيني کرده بودند، سرعت اين اقمار در نقطه‌ي مشخصي شديداً کم مي‌شود. اين افت شديد در سرعت چرخش اجرام به‌ دور کهکشان راه‌شيري، نشان مي‌داد که اثر ماده‌ي تاريک ديگر در آن مناطق وجود ندارد، زيرا ديگر ماده‌ي تاريکي در آن‌‌جا نيست و هاله‌ي اطراف راه‌شيري به پايان رسيده است. فاصله‌ي اين نقطه‌ي مشخص تا مرکز کهکشان راه‌شيري، تقريباً ۹۵۰،۰۰۰ سال نوري است. در نتيجه قطر اين کهکشان کمي بيشتر از ۱.۹ ميليون سال نوري است. پس ما توانسته‌ايم مرزي تقريباً مشخص براي کهکشان راه‌شيري به همراه هاله‌ي اطرافش پيدا کنيم. البته نتايج به‌دست آمده از اين مطالعات تازه شروع کار است و با پيدا کردن کهکشان‌هاي کوتوله‌ي جديد در اطراف راه‌شيري و اندازه‌گيري سرعت آن‌ها، مي‌توانيم به عددهاي مطمئن‌تري دست پيدا کنيم. اين مطالعات هم‌چنين به ما ثابت مي‌کنند که در مورد اندازه‌ي ساير کهکشان‌ها نيز بايد تجديد نظر کنيم و چه بسا که اندازه‌ي آن‌ها نيز بسيار فراتر از تصورات پيشين باشد. #باهم_شکستش_مي‌دهيم ما را در کانال «آخرين خبر» دنبال کنيد