در فاصله ۴۰ هزار سال نوری از مرکز کهکشان ما دیگر ستاره متولد نمیشود
تولد ستارهها در فاصله ۴۰ هزار سال نوری از مرکز کهکشان راه شیری متوقف میشود و اخترشناسان هنوز علت آن را نمیدانند.
اخترشناسان مرز شکلگیری ستارهها را در دیسک مارپیچی کهکشان راه شیری یافتهاند و این مرز آنقدرها هم از مرکز کهکشان ما دور نیست.
به نقل از اسپیس، راه شیری دستکم ۱۰۰ هزار سال نوری پهنا دارد، اما نتایج جدید نشان میدهد که شکلگیری ستارهها در این کهکشان در ناحیهای رخ میدهد که تا شعاع ۴۰ هزار سال نوری از مرکز کهکشانی امتداد دارد.
گروه بینالمللی فیتنی بر ۱۰۰ هزار ستاره غولپیکر درخشان که در سراسر دیسک مارپیچی راه شیری پراکندهاند، تمرکز کرد و دادههای طیفسنجی مربوط به دما و سن آنها را از تلسکوپ طیفسنجی فیبری چندجرمی با میدان دید وسیع در چین و پروژه پیمایش تکامل کهکشانی در رصدخانه آپاچی پوینت در ایالات متحده، بهعلاوه دادههای تکمیلی از مأموریت گایا متعلق به آژانس فضایی اروپا به دست آورد.
لوران ایه از دانشگاه ژنو میگوید: گایا به وعده خود عمل میکند: با ترکیب دادههای آن با طیفسنجیهای زمینی و شبیهسازیهای کهکشانی میتوانیم تاریخچه شکلگیری کهکشان خود را رمزگشایی کنیم.
کهکشانها از درون به بیرون رشد میکنند و راه شیری نیز از این قاعده مستثنی نیست؛ به طوری که میانگین سن ستارهها با افزایش فاصله از مرکز کهکشانی کاهش مییابد. تیم فیتنی دریافت که میانگین سن در شعاع ۴۰ هزار سال نوری از مرکز به حداقل میرسد. برای مقایسه، خورشید ما در فاصله ۲۶ هزار سال نوری از مرکز کهکشان قرار دارد، یعنی به خوبی درون مرز ناحیه شکلگیری ستارهها قرار گرفته است. فراتر از این نقطه، سن ستارهها دوباره به طور پیوسته افزایش مییابد، به طوری که قدیمیترین ستارهها هم در مرکز و هم در دورترین لبه دیسک راه شیری یافت میشوند و یک توزیع سنی U شکل ایجاد میکنند.
راه شیری در داشتن چنین توزیع سنی U شکلی بر حسب فاصله از مرکز، منحصربهفرد نیست؛ کهکشانهای دیگری نیز پیشتر نشان دادهاند که الگوی مشابهی دارند. شبیهسازیهای رایانهای انجام شده توسط گروه فیتنی نشان میدهد که علت این توزیع سنی U شکل چیست.
ژوائو اس. آمارانته از دانشگاه شانگهای جیاو تونگ در چین میگوید: در اخترفیزیک، از شبیهسازیهایی که روی ابررایانهها اجرا میشوند، استفاده میکنیم تا سازوکارهای فیزیکی مسئول ویژگیهایی را که در کهکشانها مشاهده میکنیم، شناسایی کنیم.
او افزود: این شبیهسازیها به ما اجازه دادند نشان دهیم که مهاجرت ستارهای چگونه پروفایل سنی دیسک را شکل میدهد و مشخص کنیم که ناحیه شکلگیری ستارهها کجا پایان مییابد.
آنها در شبیهسازیها دریافتند که در شعاعی حدود ۴۰ هزار سال نوری، کارایی کهکشان در تولید ستارهها به طور ناگهانی کاهش مییابد که این موضوع لبه ناحیه دیسکی شکل شکلگیری ستارهها در راه شیری را مشخص میکند.
پس چرا اگر ستارهها در آنجا شکل نگرفتهاند، در فاصلهای بیش از ۴۰ هزار سال نوری هم ستاره وجود دارد؟ یکی از سرنخهای مهم، شکل مدارهای آنهاست.
ویکتور دباتیستا از دانشگاه لنکشایر در انگلستان میگوید: نکته کلیدی درباره ستارههای دیسک بیرونی این است که آنها در مدارهایی تقریبا دایرهای قرار دارند، یعنی باید در همان دیسک شکل گرفته باشند. اینها ستارههایی نیستند که توسط یک کهکشان ماهوارهایِ در حال سقوط به فاصلههای زیاد پراکنده شده باشند.
بنابراین برخورد با کهکشانهای دیگر عامل این پدیده نیست. در عوض، آنچه احتمالا رخ میدهد، پدیدهای به نام «مهاجرت شعاعی» است. مانند موج سوارانی که روی موجها به سمت ساحل حرکت میکنند، ستارهها نیز میتوانند روی موجهای چگالی که بازوهای مارپیچی راه شیری را شکل میدهند سوار شوند و به فاصلههای دورتری از مرکز کهکشانی برسند. رسیدن ستارهها به دورترین لبه دیسک راه شیری در فاصله ۵۰ هزار سال نوری یا بیشتر از مرکز زمان بیشتری طول میکشد که توضیح میدهد چرا قدیمیترین ستارهها در حاشیههای بسیار دور کهکشان یافت میشوند.
همه اینها این پرسش را مطرح میکند که چرا شکلگیری ستارهها در فاصله ۴۰ هزار سال نوری از مرکز کهکشان ناگهان متوقف میشود. یکی از احتمالات این است که این موضوع به ساختار راه شیری مرتبط باشد. شاید میله مرکزی کهکشان ما که طول آن بین ۱۱ تا ۱۵ هزار سال نوری برآورد میشود، باعث میشود گاز تا فاصله مشخصی از مرکز کهکشانی تجمع پیدا کند. یا شاید خمیدگی دیسک مارپیچی کهکشان که به برهمکنش گرانشی با یک کهکشان کوتوله دیگر نسبت داده شده، باعث اختلال در شکلگیری ستارهها شده و آن را در فاصله ۴۰ هزار سال نوری متوقف میکند.
