نتایج یک پژوهش جدید و هیجانانگیز نشان میدهد که بازوهای مارپیچی بیرونی کهکشان راه شیری ممکن است بسیار فراتر از تصورات فعلی ستارهشناسان گسترش یافته باشند. این کشف با استفاده از یک روش مبتکرانه و با بهرهگیری از قدرتمندترین انفجارهای کیهانی یعنی «انفجارهای پرتوی گاما» (GRBs) به دست آمده است.
تیمی از ستارهشناسان به رهبری بئاتریس وایا از دانشگاه عالی عادی پاویا ایتالیا، با بررسی پژواکهای نوریِ پرتو ایکس حاصل از سه انفجار عظیم کیهانی به این نتیجه رسیدهاند. به گفته آنها، دو بازوی اصلی کهکشانی «بازوی بیرونی» (Outer Arm) و «بازوی کمان-قنطورس بیرونی» (Outer Scutum-Centaurus Arm) ممکن است تا ۱۰ درصد از آنچه پیشتر تخمین زده میشد، دورتر باشند.
چالش نقشهبرداری از داخل کهکشان
تعیین اندازه و ساختار دقیق کهکشان راه شیری یکی از دشوارترین چالشهای ستارهشناسی است. دلیل این امر ساده است: ما درون این کهکشان زندگی میکنیم. همانطور که یکی از محققان این پروژه به طعنه میگوید، این کار مانند تلاش برای ترسیم نقشه یک شهر در حالی است که شما در خانهای در یکی از حومههای آن گیر افتادهاید.
ماموریت گایا آژانس فضایی اروپا تاکنون فاصلههای دقیق میلیاردها ستاره را اندازهگیری کرده است، اما این دادهها تنها تا فاصله ۱۰ هزار سال نوری از ما دقیق هستند. این در حالی است که صفحه کهکشانی راه شیری تا بیش از ۱۰۰ هزار سال نوری گسترده شده است و برای نقشهبرداری از بخشهای بیرونی آن، ستارهشناسان مجبورند به روشهای غیرمستقیم متکی باشند.
انفجارهای پرتوی گاما: فانوسهای دریایی کیهان
در اینجا انفجارهای پرتوی گاما به کمک میآیند. این انفجارها که از جمله پرانرژیترین رویدادهای جهان پس از مهبانگ هستند، نتیجه فروپاشی ستارگان فوقچگال و با چرخش سریع در کهکشانهای دوردست میباشند. پژوهشگران سه انفجار پرتوی گاما به نامهای GRB 031203، GRB 160623A و GRB 221009A را مطالعه کردند. جالب است بدانید که GRB 221009A درخشانترین انفجار پرتوی گامایی است که تا به حال ثبت شده است.
نکته کلیدی این است که این سه انفجار درست در راستای صفحه استوایی کهکشان راه شیری رخ دادهاند. به همین دلیل، تشعشعات شدید آنها پیش از رسیدن به زمین، مجبور به عبور از میان غبار و گاز موجود در بازوهای مارپیچی کهکشان ما شدهاند.
جادوی پژواکهای نوری
در روزهای پس از این انفجارها، رصدخانههای فضایی قدرتمندی مانند چاندرا ناسا و XMM-Newton آژانس فضایی اروپا، حلقههای نورانی درخشانی را در اطراف این انفجارها تشخیص دادند. این حلقهها در واقع «پژواکهای نوری» هستند. آنها زمانی ایجاد میشوند که پرتوهای ایکس حاصل از انفجار در برخورد با ابرهای غبار میانستارهای پراکنده میشوند.
درست مثل پژواک صدا که پس از برخورد به یک سطح و طی مسیر طولانیتر به گوش میرسد. پرتوهای ایکس پراکنده نیز مسیر طولانیتری را طی میکنند و با تأخیر به ما میرسند. این تأخیر زمانی مستقیماً با فاصله ابر غباری که نور را منعکس کرده، رابطه دارد.
بئاتریس وایا در این باره توضیح میدهد: «با اندازهگیری دقیق شعاع این حلقهها و محاسبه زمان سپریشده از لحظه انفجار، میتوانیم لایه غبار مربوطه را شناسایی کرده و فاصله آن را تعیین کنیم.» از آنجایی که تودههای بزرگ غبار عمدتاً در بازوهای مارپیچی متمرکز شدهاند، این روش به یک ابزار قدرتمند برای نقشهبرداری از این بازوها تبدیل میشود.
نتایج شگفتانگیز و نیاز به بازنگری در تخمین جرم کهکشان
نتایج این پژوهش که در مجله معتبر Astronomy & Astrophysics منتشر شده است، نشان میدهد که موقعیت «بازوی برساوش» (Perseus Arm) دقیقاً مطابق با برآوردهای قبلی است. با این حال، دو بازوی بیرونیتر، یعنی «بازوی بیرونی» و «بازوی کمان-قنطورس بیرونی»، هر کدام تا ۱۰ درصد دورتر از محاسبات پیشین قرار دارند.
یکی از اعضای تیم تحقیقاتی، ایلاریا فورناسیرو از دانشگاه ترنتو ایتالیا، میگوید: «این کشف میتواند به معنای آن باشد که اخترشناسان مجبورند برآوردهای خود را از جرم کل کهکشان راه شیری تجدید نظر کنند؛ زیرا وسعت بازوها به طور مستقیم بر جرم تخمینی تأثیر میگذارد.»
گامی بلند در ابهام
هرچند این یافتهها بسیار هیجانانگیز هستند، محققان تأکید میکنند که نتایج فعلی مقدماتی است. این مطالعه تنها بر اساس سه خط دید محدود انجام شده است و هنوز روش مستقلی برای تعیین موقعیت دقیق ابرهای غبار درون بازوها وجود ندارد. با این حال، پیشبینی میشود که با رصد انفجارهای پرتوی گامای جدید در آینده و تحلیل پژواکهای نوری آنها، نقشهبرداری از مرزهای کهکشان خانگی ما روز به روز دقیقتر شود. این تحقیق نهتنها به ما نشان میدهد که خانه کیهانیمان چقدر بزرگ است، بلکه یادآور قدرت شگفتانگیز خلاقیت علمی برای کشف ناشناختههاست.
