بیگ بنگ: گذاشتن کل کهکشان راه شیری در ترازو ممکن نیست، اما اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل ناسا و ماهواره گایا آژانس فضایی اروپا توانستند جرم کهکشان ما را به دقیق‌ترین شکل ممکن اندازه‌گیری کنند.

به گزارش بیگ بنگ، بر اساس تازه‌ترین اندازه‌گیری‌ها، وزن کهکشان راه شیری تقریبا 1.5 تریلیونِ جرم خورشید است. تنها درصد کمی از این به حدودا 200 میلیارد ستاره در راه شیری نسبت داده شده و شامل سیاهچاله غول‌پیکری در مرکز کهکشان هم می شود. این سیاهچاله 4 میلیون جرم خورشیدی، وزن دارد. قسمت اعظمی از جرم باقیمانده در ماده تاریک نهفته است؛ ماده مرموز و نامرئی که مانند داربستی در سرتاسر جهان عمل کرده و ستاره‌ها در کهکشان‌شان نگه می دارد.

در تحقیقات دهه‌های گذشته، از انواعی از روش‌های مشاهده‌ای برای تخمین جرم کهکشان راه شیری استفاده گردیده است؛ بر این اساس، جرم آن را بین 500 میلیارد تا 3 تریلیون برابر جرم خورشید تخمین زده‌اند. اندازه‌گیری پیشرفته و جدید، در میانه این دامنه قرار دارد. «رولاند ون در مارل» محقق از موسسه علوم تلسکوپ فضایی در بالتیمور ماریلند خاطرنشان کرد: «ما می خواهیم به طور دقیق جرم کهکشان راه شیری را اندازه‌گیری کنیم تا آن را در یک بافت کیهان‌شناسی بگذاریم و با شبیه‌سازی‌های کهکشان‌ها در این جهانِ رو به تکامل مقایسه کنیم.»

سبک‌ترین کهکشان‌ها تقریبا یک میلیارد برابر جرم خورشید هستند، اما سنگین‌ترینِ آنها 30 تریلیون یا 30000 برابر جرم خورشید هستند. جرم راه شیری که 1.5 تریلیون جرم خورشید است، برای کهکشانی با این میزان درخشندگی عادی است. اخترشناسان از هابل و گایا برای اندازه‌گیری حرکت سه بعدی خوشه‌های ستاره‌ای کروی استفاده کردند؛ این خوشه‌ها همانند جزایر کروی متروک هستند که هر کدام حاوی صدها هزار ستاره می باشد و هر یک از این ستاره‌ها به دور مرکز کهکشان ما می چرخند.

اگرچه توانایی دیدن ماده تاریک را نداریم، اما غالب‌ترین شکل ماده در جهان به شمار می رود و به پاس تاثیرش بر اجرام مرئی از قبیل خوشه‌های کروی میتوان وجودش را استنباط کرد. هر چقدر یک کهکشان جرم بیشتری داشته باشد، خوشه‌های کروی آن سریع‌تر تحت کشش گرانش حرکت می کنند. اخترشناسان می دانند که یک خوشه کروی با چه سرعتی به زمین نزدیک شده یا از آن فاصله می گیرد. با این حال، هابل و گایا حرکت جانبی خوشه‌های کروی را ثبت می کنند؛ که از آنها میتوان سرعت قابل اطمینان‌تری را مورد محاسبه قرار داد.

مشاهدات هابل و گایا مکمل هستند. گایا به طور اختصاصی برای ایجاد نقشه سه بعدی دقیق از اجرام سماوی در سرتاسر کهکشان راه شیری و بررسی حرکت آنها طراحی گردید. گایا اندازه‌گیری‌های مهمی در کل پهنه آسمان انجام داد و این اندازه‌گیری شامل خوشه‌های کروی متعددی هم می شود. هابل میدان دید کوچکتری دارد، اما می تواند ستاره‌های کم فروغ‌تر را اندازه بگیرد و بدین ترتیب به خوشه‌های دورتری برسد. گایا توانست 34 خوشه کروی را در فاصله 65000 سال نوری اندازه گیری کند، در حالیکه هابل 12 خوشه در فاصله 130000 سال نوری را اندازه گرفت. با ادغام اندازه‌گیری‌های هابل و گایا، اخترشناسان توزیع وزن راه شیری تا فاصله تقریبی یک میلیون سال نوری نسبت به را تخمین می زنند.

«لارا واتکینز» محقق از رصدخانه جنوبی اروپا در گارچینگ آلمان و نویسنده ارشد مقاله بیان کرد: «ما با بهره‌گیری از شبیه‌سازی‌های کیهان‌شناسی می دانیم که توزیع جرم/وزن در کهکشان‌ها باید چگونه باشد. پس می توانیم دقت این برون یابی را برای کهکشان راه شیری هم محاسبه کنیم. این محاسبات که بر پایۀ اندازه‌گیری‌های دقیق حرکت خوشه‌های کروی قرار دارد و داده‌های آنها توسط گایا و هابل جمع‌آوری شده، این امکان را به محققان می دهد تا وزن کل راه شیری را مورد محاسبه قرار بدهند.»

خوشه‌های کروی که قدمت بسیار زیادی هم دارند، حاوی قدیمی‌ترین ستاره‌ها هستند؛ سن برخی از آنها به چند صد میلیون سال پس از بیگ بنگ برمیگردد، رویدادی که باعث پیدایش جهان شد. «تونی سون» که سرپرستی اندازه‌گیری‌های هابل را بر عهده داشت، اظهار کرد: «خوشه‌های ستاره‌ای کروی به دلیل فواصل زیادشان، بهترین گزینه برای اخترشناسان هستند تا جرم توده وسیع ماده تاریک پیرامون کهکشان ما را اندازه بگیرند؛ یعنی حتی فراتر از دیسک مارپیچ ستاره‌ها.»

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: NASA