اندازه کهکشان راه شیری با دقتی بیشتر محاسبه شد

گروهی از دانشمندان موفق شدند که اندازه کهکشان راه شیری را با دقت بیشتری مورد محاسبه قرار دهند. به راستی وسعت این کهکشان چقدر است؟

مشاهده شاخه‌های یک درخت که در زیر برگ‌های آن پنهان شده، امری دشوار و در برخی موارد غیرممکن است. این مسئله در مورد مشاهده تمامی ستاره‌های کهکشان راه شیری نیز صدق می‌کند.

به لطف تحقیقات جدیدی که توسط ستاره‌شناسان انجام گرفته، اکنون ما تصور صحیح‌تری از اشیای موجود در آن طرف کهکشان راه شیری داریم. مطالعات جدید ستاره‌شناسان، بر مبنای یک ترفند قدیمی رایج در اخترشناسی صورت گرفته و به ما در تکمیل جزئیات نقشه کیهانی آسمانی کمک خواهد کرد.

تماشای منظره آسمان شب، برای انسان چشم‌اندازی آشنا است. اما از آن‌جا که منظومه شمسی در قسمت میانی این کهکشان واقع شده، تصور نمای آن از فضای بیرونی، امری دشوار بوده و به تحقیقات و شبیه‌سازی‌های بسیاری نیاز دارد.

شبیه‌سازی موقعیت نسبی ستارگان در کهکشان راه شیری در فضای ۲ بعدی، تقریبا غیرممکن است. به جای آن، باید از یک محیط ۳ بعدی برای تشخیص موقعیت اجرام آسمانی استفاده کرد. بدین جهت، تولید یک نقشه ۳ بعدی، می‌تواند نقش پر رنگی را در اندازه گیری کهکشان راه شیری ایفا کند.

اما چگونه می‌توان فهمید که دورترین ستاره در چه فاصله‌ای واقع شده است؟ این کوره‌های سوزان و درخشان در اندازه‌های مختلفی در آسمان واقع شده‌اند که هریک مقدار روشنایی خاصی را از خود ساطع می‌کنند. همین امر سبب می‌شود که دانشمندان در تشخیص دقیق مسافت آنان همدیگر دچار مشکل شوند.

به تازگی گروهی از ستاره‌شناسان موسسه ماکس پلانک (Max-Planck Institute)، موفق شده‌اند که اندازه کهکشان راه شیری را با دقت بیشتری محاسبه کنند. این گروه از ستاره‌شناسان، از یک تکنیک رایج در علم نجوم استفاده کردند که قدمت آن به ۱۸۰ سال قبل برمی‌گردد.

اخترشناسی موضعی (Stellar Parallax)، یک شاخه از علم ستاره‌شناسی بود که اولین بار توسط فریدریش بسل (Friedrich Bessel) در سال ۱۸۳۸ به منظور تعیین موقعیت ستاره‌های صورت فلکی ماکیان (Cygnus) مورد استفاده قرار گرفت.

محاسبات او در مقیاس ۱۰.۳ سال نوری، تنها ۱ سال نوری خطا داشت که برای فردی با یک تلسکوپ ساده، دستاورد بسیار مهم و چشم‌گیری به شمار می‌رود.

اصول اولیه این تکنیک تقریبا ساده هستند، انگشت سبابه خود را نزدیک به صورت خود نگه دارید و یک چشم را ببندید. سپس آن را باز کرده و این کار را با چشم دیگر نیز انجام دهید.

بار دیگر، انگشت خود را در فاصله دورتری از صورت خود قرار داده و سپس اعمال مذکور را مجددا تکرار کنید. در این حالت، چشم‌انداز این صورت فلکی، نسبت به موقعیت انگشت شما و چشم نظاره‌گر تغییر می‌کند.

برای تشخیص این پرش‌ها از دیدگاه هر چشم برای یک ستاره بسیار دور، لازم است که چشمان شما از همدیگر فاصله زیادی داشته باشند. بدین ترتیب، از این تکنیک ساده نمی‌توان به صورت مستقیم برای تعیین اندازه کهکشان راه شیری و ستاره‌های دوردست استفاده کرد.

به منظور مشاهده ستاره‌ها در فضای دورتر از حصار کهکشانی، ما به یک تلسکوپ قوی با قدرت فوکوس بالا نیاز داریم.

دوربین عریض هابل این عمل را به شکل بهتری برای ما انجام می‌دهد. متاسفانه این روش محدود به فواصل ۱۰ هزار سال نوری بوده و از آنجا که قطر کهکشان راه‌ شیری ۱۰ برابر این مقدار است، نمی‌توان آن را به طور مستقیم مورد استفاده قرار داد.

در آخرین بررسی‌ها، ستاره‌شناسان موفق شدند که فاصله گروهی از ستارگان، واقع در آن سوی کهکشان راه شیری را مورد محاسبه قرار دهند. این گروه از ستاره‌ها، در فاصله ۶۶ هزار سال نوری زمین واقع شده‌اند و محاسبه فواصل آنان، می‌تواند ما اندازه کهکشان راه شیری را به شکل دقیق‌تری به ما نشان دهد.

این دستاورد، رکورد قبلی ستاره‌شناسان در سال ۲۰۱۳ را تقریبا دوبرابر می‌کند؛ چرا که در سال اخترشناسان موفق شده بودند موقعیت گروهی از ستارگان واقع در فاصله ۳۶ هزار سال نوری زمین را محاسبه کنند.

هردوی این محاسبات، به کمک سامانه رادیویی «آرایه خط پایه بسیار بزرگ» (Very Long Baseline Array) انجام گرفته و دستاوردی پیشگامانه در تعیین موقعیت ستارگان مختلف در کهکشان راه شیری به شمار می‌روند.

آرایه خط پایه بسیار بزرگ که به اختصار VLBA نامیده می‌شود، سامانه‌ای شامل ده رادیو تلسکوپ است که از مرکز مدیریت آرایه در سوکورو، نیومکزیکو مدیریت می‌شود و بخشی از رصدخانه ملی رادیویی آمریکا (NRAO) به‌شمار می‌رود.

استفاده از این تلسکوپ، به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد که موقعیت ستارگان در نواحی مختلف کهکشان راه شیری را با دقت بسیار بیشتری مورد محاسبه قرار دهند. به گفته دانشمندان، تجهیزات مذکور قادرند قطر یک توپ بیسبال بر روی کره ماه را نیز به طور دقیق اندازه‌گیری کنند!

مشاهده این ناحیه از آسمان در سال‌های قبل آغاز شد. طی سال‌های ۲۰۱۴ و ۲۰۱۵، نور مربوط به ستاره‌های تازه متولد شده از این ناحیه از آسمان توسط ستاره‌شناسان رصد شد.

مولکول‌های مربوط به ابرهای آب و متانول، درخشندگی از این ستاره‌ها را تقویت کرده و امکان رصد آنان را برای ما فراهم ساختند.

آلبرتو سانا (Alberto Sanna9 به عنوان یکی از ستاره‌شناسان موسسه ماکس پلانک در این باره می‌گوید:

بسیاری از ستاره‌ها و گاز‌های موجود در کهکشان راه شیری، در حد فاصل این مقدار جدیدی قرار دارند که به تازگی محاسبه شده است. به کمک تجهیزات VLBA، اکنون ما می‌توانیم موقیعت بسیاری از ستارگان در آسمان را تعیین کرده و اندازه کهکشان راه شیری را با دقت بیشتری مورد محاسبه قرار دهیم. این بدان معناست که با استفاده از یافته‌های امروزی، می‌توان نقشه کامل کهکشان راه شیری را تهیه کرد.

البته نباید در این مورد بسیار هیجان‌زده رفتار کرد؛ زیرا ستاره‌شناسان پیش‌بینی می‌کنند که تقریبا یک دهه کامل تا تهیه این نقشه زمان باقی مانده است. اما با این حال، به گفته اخترشناسان تهیه یک سلفی زیبا از وسعت کهکشان راه شیری ، ارزش این همه صبر و تلاش را دارد!