سیاهچالی در مرکز کهکشان راه شیری
منجمان با بهره بردن از یک تکنیک ابتدائی٬ از اسرارِ سیاه‌چاله‌ی عظیمی که در مرکز کهکشان راه‌شیری وجود دارد٬ پرده برداشته‌اند.
به‌گفته‌ی آندریا گز (Andrea Ghez) این تکنولوژی در اواسط دهه‌ی ۱۹۸۰ کاملاً یک تفریح بحساب می‌آمد٬ اما بعدها جزء مباحث علمی قلمداد شد. گِز در ابتدا استخدام موسسه‌ی MIT در کمبریج بود و برای یک منجم و به عنوان دانشجوی او فعالیت داشت. او در آن ایام درباره‌ی منابع غیرعادی کیهانی٬ چیزهای زیادی یاد گرفت و شیفته‌ی این شد که تصور کند چنان منابعی می‌توانند سیاه‌چاله باشند؛ سیاه‌چاله‌ها نقاطی هستند با جاذبه‌ی گرانشیِ بسیارقوی که حتی نور هم قادر نیست از آن فرار کند. او در آن دوران به گفته‌ی خودش٬ کاملاً مجذوب این منابع غیرعادی شده بود و قریب به دو تابستان برروی تلسکوپ‌هایی که در آریزونا و شیلی قرار داشت وقت صرف کرد.
اکنون ستاره‌شناسی در دانشگاه کالیفرنیا در لس‌آنجلس احساس مشابهی دارد. شیفتگی او به سیاه چاله‌ها او را به این رهنمون ساخت تا وجود بزرگترین سیاه‌چاله‌ای را که در همسایگی کیهانی‌ما در مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد (به شکل زیر توجه کنید) را به اثبات برساند.هرچند اغلب فیزیک‌دانان تنها از ابزارهایی استفاده کرده‌اند که درمورد آنها شناخت کافی دارند اما گِز مشتاق استفاده از یک ابزار و روش ردیابیِ ابتدائی است. او می‌گوید ریسک یک فناوری جدید را می‌پسندد. چنین چیزی می‌تواند کارایی لازم را دارا باشد و یا نه٬ اما قادر خواهد بود تا پنجره‌ی جدیدی بسوی کیهان بگشاید.
او وقتی در دانشگاه شیکاگو حضور داشته عاشق ریاضیات و علم شده و این کار باعث شد به MIT در ۱۹۸۳ راه یابد و بعدها برای مطالعات فارغ‌التحصیلی خود در ستاره‌شناسی٬ راهی کل‌تک گشت.
به گفته‌ی گِز بهترینِ وسایل آنجا جمع شده و در میان آنها یک تلسکوپ ۵ متری هابل به چشم می‌خورد. اما این تلسکوپ به لحاظ عملی یک تصویرساز نقطه‌نقطه‌ای است. جو اتمسفر شفاف بوده ولی آشفته است و تصویری که از تلسکوپ دیده میشود تصویری سوسوزننده است: تصویری لکه‌دار و نقطه‌مانند از هر ستاره.
با استفاده از دوربینی که قادر است در چند میلی‌ثانیه حدود ۱۰۰۰۰ یا بیشتر عکس بگیرد می‌توان این حرکات رقص‌مانند ذرات را منجمد کرد که در نتیجه تصاویر کم‌نوری حاصل خواهد شد. نور اعوجاج‌دار رسیده از هر ستاره باعث پراکندگی آن نقاط می‌شوند. پردازش‌های کامپیوتری آنها را به شکل یک نقطه ترکیب می‌کند و نهایتاً تصویر حاصل خواهد شد که در آن لکه‌گذاری جوّ حذف شده است.
در آن زمان تصاویر لکه‌دار بخوبی نشان داده شده بودند اما عمدتاً در طول‌موج‌های اپتیکی و در ضمن به ندرت بر روی چنین تصاویری کار شده بود چون از لحاظ محاسباتی کاری پرهزینه بود. گِز به گروه کل‌تک پیوست که در حال توسعه‌ی توانایی‌های تصویرساز نقطه‌نقطه٬ در طول‌موج‌های فروسرخی که از اشیاء بین‌ستاره‌ای پنهان‌شده در گردوغبار ساطع می‌شد٬ بودند: کهکشانهای فعالی همچون کهکشانهای بیضوی و مارپیچی که گردوغبار تمام نقاط آنها را٬ جز نواحی روشن در مراکز آنها٬ گرفته بود. گِز مسئولیت نوشتن نرم‌افزار تحلیل‌گر تصاویر را بر عهده داشت تا بتواند تصویری با بالاترین وضوح ممکن را بدست آورد.
این تصویرساز کاملاً هسته‌ی کهکشانهای فعال را مشاهده نمی‌کرد٬ بنابراین پایان‌نامه‌ی گز به سمت هدف‌های روشن‌تری نشانه‌گیری شد: ستاره‌های تازه‌متولدشده در کهکشان راه شیری. ستاره‌شناسان می‌دانستند که ستاره‌ها در ابرهای گازی بین‌ستاره‌ای ضخیم زاده می‌شوند اما نمی‌دانستند چرا کسربالایی از ستاره‌هایی که در همسایگی خورشید قرار دارند دوتایی‌اند: جفتی از ستاره‌ها که اغلب در محدوده‌ی نزدیکی به دور هم می‌چرخند.
گز درصدد حل این مشکل بود. در اوایل سال ۱۹۹۰ گِز از تکنیک تصویربرداری نقطه‌نقطه در ناحیه‌ی تشکیل دو ستاره‌ی شناخته استفاده کرد: ستاره‌هایی شبیه خورشید در ابتدای تولد. با استفاده از وضوح بالا او می‌توانست ستاره‌های نوجوان زیادی را ببیند که در حقیقت دوتایی‌های بسیار جوان و بسیار نزدیک به هم بودند. گِز تا سال ۱۹۹۴ روی این مباحث تمرکز کرد و به ابزار ۱۰متری نیز دست یافت. گِز تخصص خودش را در تصویربرداری نقطه‌نقطه به کار برد و همین به او اجازه داد تا سیاه‌چاله را ببیند.
ستاره‌شناسان به مدت طولانی بود که گمان می‌بردند که یک سیاه‌چاله فراجرمی در مرکز هر کهکشان فعال وجود دارد. اگر این عقیده درست بود یک سیاه‌چاله‌ی عظیم بایستی در مرکز کهکشان راه‌شیری قرار گرفته باشد.
گِز و تیم او تصمیم گرفتند استراتژی سرراست اما کسل‌کننده‌ای را در مورد این مسئله بکار ببندند: دنبال‌کردن ستاره‌ها برای سال‌ها و دهه‌ها و رصد چرخش آنها به دور اجسام مرکزی. شعاع و تناوب هر مدار جرم شی مرکزی و فاصله‌ی نزدیکترین حالت آن حدّ بالایی را برای اندازه‌ی آن بدست خواهد داد. منجمان از سال ۱۹۹۵، از موقعیت ستاره‌هایی در نزدیکی نواحی که گمان می‌رفت نزدیک سیاه‌چاله باشند نقشه‌برداری کرده و هر ساله از آن موقعیت‌ها دوباره نقشه‌برداری می‌کردند.
گِز با منجمانی که در حال توسعه فناوری پشترفته‌تری بنام اپتیک تطبیقی بودند نیز همکاری داشت. بر اساس این ایده نور جمع‌آوری شده از تلسکوپ‌ها به سوی آینه‌ی انعطاف‌پذیری که برای خنثی‌سازی اعوجاج ناشی از اتمسفر دائماً در حال تغییرشکل است فرستاده میشود.
در سال ۲۰۰۲ گِز و همکارانش با استفاده از اپتیک تطبیقی یکی از سه ستاره‌ها را مشاهده کردند که SO-2 نام داشت که تکمیل مدار آن ۱۶ سال طول کشید که خبر از وجود جرم‌مرکزی به اندازه‌ی ۱/۴ خورشید می‌داد. آنها نشان دادند که نزدیکترین حالت ستاره به آن جرم کمتر از دوبرابر فاصله‌ی سیاره پلاتو از خورشید است و این یعنی شی مرکزی بزرگتر از سیستم خورشیدی نیست. با وجود چنین جرم عظیمی آن‌هم در چنان فضای کوچکی به گفته‌ی گز:«این می‌تواند گواهی برای وجود یک سیاه‌چاله باشد. هیچ گزینه‌ای برای جایگزینی وجود ندارد.»
هرچند این نتایج راضی‌کننده است اما غیرقابل انتظار است، چون این ستاره کمتر از ۱۰ میلیون سال عمر دارد و چنبن ستاره‌ی جوانی نمی‌تواند حول سیاه‌چاله بگردد. به گفته‌ی توماس پرینس (Thomas Prince) منجمی از کل‌تک و اولین مشاور گِز توضیح خوبی برای اینکه چرا چنین ستاره‌های جوانی آنجا قرار دارند وجود ندارد.
در سال‌های متمادی گِز و تیمش با توسعه‌ی اپتیک تطبیقی٬ سرعت‌های هزاران ستاره در مراکز کهکشانی را اندازه گرفتتند و مدار دوتای آنها را تخمین زدند. علاوه بر این تیم تنها یک تیم دیگر در جهان بر روی کار مشابهی فعالیت دارند. با اینکه گِز ۴۷ سال سن دارد و ستاره‌هایی که او از سال ۱۹۹۵ دنبال کرده مدارهایی از ده‌ها تا هزاران سال دارند. گز می‌گوید:«گمان می‌کنم هرچه زندگی طولانی‌تری داشته باشم٬ سرگرمی بیشتری هم خواهم داشت.» منبع:/www.hupaa.com
پاسخ : سیاهچالی در مرکز کهکشان راه شیری
ده واقعیت جالب در مورد کهکشان راه شیری !!!!
همه عمرتان اینجا زندگی کرده اید اما واقعاً درمورد کهکشان راه شیری چه می دانید؟ احتمالاً می دانید که مارپیچی است که ۱۰۰،۰۰۰ سال نوری امتداد دارد. تصمیم گرفته ام شما را با حقایق بیشتری درمورد این کهکشان آشنا کنم .
۱) مارپیچی مسدود شده است.
احتمالاً می دانید که راه شیری کهکشانی مارپیچ و احتمالاً زیباترین نوع کهکشان است. آنها بازوهای بسیار بزرگ و باعظمتی دارند که از یک قطب مرکزی یا توده ای ستاره درخشان بیرون می آید. مارپیچ های آن ظاهری خارق العاده دارند: یک سد مستطیل شکل از ستاره ها در مرکز به جای یک کره و بازوها از دو انتهای سد پرتو می افکنند. ستاره شناسان به این سد، حائل می گویند و ما یکی از اینها را داریم.
درواقع، سد ما واقعاً بزرگ است. این سد با طولی برابر با ۲۷،۰۰۰ سال نوری از اکثر سدها بزرگتر است.
milky-way-1
۲) حفره ی سیاه بسیار بزرگی با چگالی بسیار بالا در قلب آن وجود دارد.
درست در قلب کهکشان یک دیو زندگی می کند: یک حفره بزرگ سیاه (سیاه چاله). می دانیم که به خاطر تاثیر جاذبه آنجا قرار دارد و ستاره های نزدیک مرکز کهکشان با سرعتی فوق العاده به دور آن می گردند. با سرعتی هزاران کیلومتر در ثانیه به دور مدار آن میگردند و سرعت شگفت انگیر آن شیئی که اسیرشان کرده را تسلیم خود می کند. با کمی ریاضی پایه می توان گفت که آن توده باید برای رسیدن به مقیاس کیهانی سرعت ستاره ها را به چهار میلیون برابر خورشید برساند. بااینحال در تصاویر هیچ چیز دیده نمی شود. پس چه چیز می تواند ۴،۰۰۰،۰۰۰ برابر خورشید باشد ولی هیچ نوری از خود ساتع نکند؟
درست است، یک حفره سیاه (سیاه چاله).
بااینکه بسیار بزرگ است اما به یاد داشته باشید که خود کهکشان ۲۰۰ میلیارد برابر حجم خورشید است، به همین دلیل در واقعیت حفره سیاه در مرکز فقط یک شکاف کوچک از حجم کلی کهکشان است. و هیچ خطر سرازیر شدن در آن برای ما وجود ندارد. هر چه که باشد ۲۵۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰،۰۰۰ کیلومتر از ما دور است.
حال تصور می شود که یک حفره سیاه بسیار بزرگ با چگالی بسیار زیاد در مرکز کهکشان با خود کهکشان شکل می گیرد و در واقعیت ابرهایی که خارج آن به دلیل فرو ریختن اجرام در این سیاه چاله ایجاد میشود، بر شکل گیری ستاره ها در کهکشان تاثیر دارند. بنابراین، حفره های سیاه می توانند خطرناک باشند اما این امکان وجود دارد که تولد احتمالی خورشید—و تولد زمین به همراه آن—به کمک همین طوفانها به وجود آمده است.
3) کهکشانهای دیگر را می بلعد.
کهکشان ها بزرگ هستند و توده های بسیار زیادی دارند. اگر کهکشان های کوچک دیگری از نزدیک یک کهکشان بزرگتر رد شوند، کهکشان بزرگتر می تواند ستاره ها و گازهای آن را جذب کند.
راه شیری بسیار زیباست اما وحشی هم هست. اخیراً کهکشان های زیادی را بلعیده است. کمانهای زیادی از ستارگان که به دور مرکز راه شیری می چرخند را به سمت خود کشیده است. این کهکشان ها به کهکشان ما ملحق شده و کهکشان ما بزرگتر می شود. حقیقت این است که خوردن هرچه بیشتر کهکشان های دیگر، این کهکشان را گرسنه تر می کند.
milky-way-2
۴) ما در یک محله زیبا زندگی می کنیم…
راه شیری در فضا تنها نیست. ما بخشی از یک گروه کوچک کهکشان های نزدیک هستیم که گروه محلی نامیده می شوند. البته راه شیری سنگین ترین کهکشان محل است و کهکشان آندرومیدا کمی کوچکتر از آن است. کهکشان ترای آنگیولوم هم مارپیچی است اما آنقدرها بزرگ نیست و درکنار تعداد زیادی کهکشان دیگر در کنار راه شیری قرار گرفته است. همه اینها کنار هم تقریباً سه جین کهکشان در گروه محلی می شوند که بیشترین کهکشان های کوچک را دارد که تشخیص آنها بسیار مشکل است.
۵) … و در حومه شهر هستیم.
گروه محلی کوچک و دنج است و همه چمنشان را مرتب می زنند و خانه هایشان را رنگ می کنند. این به خاطر آن است که اگر از دورتر نگاه کنیم ما در حومه زندگی می کنیم. شهرِ بزرگ موجود در این تصویر ، خوشه ویرگو مجموعه ای بزرگ از حدود ۲۰۰۰ کهکشان است که خیلی از آنها به اندازه راه شیری هستند یا حتی بزرگتر از آن. این نزدیکترین خوشه بزرگ است که مرکز آن تقریباً ۶۰ میلیون سال نوری دور است. به نظر می رسد که راه شیری از نظر گرانشی به سمت آن کشیده می شود، به عبارت دیگر، ما جزئی از آن هستیم. جرم کلی خوشه به اندازه یک کادریلیون برابر جرم خورشید است.
۶) فقط می توانید ۰۰۰۰۰۳/۰ درصد آنرا ببینید.
وقتی در یک شب تاریک بیرون بروید، هزاران ستاره را در آسمان خواهید دید. اما راه شیری دویست میلیارد ستاره در خود دارد. شما فقط یک بخش خیلی خیلی کوچکی از تعداد ستاره هایی که به دور این کهکشان هستند را می بینید. درواقع، دورترین ستاره هایی که می توانید ببینید ۱۰۰ سال نوری از شما فاصله دارند. بدتر اینکه، بیشتر ستاره ها آنقدر کم نور هستند که از فاصله ای نزدیک تر از آن هم دیده نمی شوند. خورشید تیره تر از آن است که از ۶۰ سال نوری بیشتر دیده شود و خورشید درمقایسه با بیشتر ستاره ها بسیار بسیار روشن تر است. پس ستاره هایی که دور و بر خودمان می بینیم فقط قطره ای از اقیانوس راه شیری هستند.
milky-way-3
۷) ۹۰ درصد آن نامرئی است.
وقتی به حرکت ستاره ها در کهکشان خودمان نگاه می کنید، می توانید با کمی کمک گرفتن از ریاضی و فیزیک مقدار توده های کهکشان را تعیین کنید. حتی می توانید تعداد ستاره های موجود در کهکشان را حساب کرده و حجم آنها را دربیاورید. مشکل اینجاست که هیچ دو عددی با هم تطابق ندارند: ستاره ها (و سایر چیزهای مرئی مثل گاز و گرد) فقط ۱۰ درصد حجم کهکشان را تشکیل می دهند. پس ۹۰ درصد بقیه کجاست؟
هر چه که هست، حجم دارد اما نمی درخشد. به همین خاطر به آن شیء تیره می گوییم چون هیچ واژه مناسب تری برای آن پیدا نکردیم. می دانیم که حفره های تیره، ستاره های مرده، سیاره های طرد شده، گاز سرد و … نیستند و آنچه که باقی می ماند بسیار عجیب است. اما می دانیم که واقعی است و وجود دارد. فقط نمی دانیم که چیست.
۸) بازوهای مارپیچی وهم است.
البته آنها به خودی خود وهم نیستند اما تعداد ستاره های موجود در بازوهای مارپیچ کهکشان ما خیلی متفاوت تر از تعداد موجود بین بازوها نیستند! بازوها مثل ترافیک شهری و مناطقی است که تراکم جمعیت بالا است. درست مثل یک ترافیک در اتوبان، ماشین ها وارد ترافیک شده و از آن خارج می شوند اما خود ترافیک تکان نمی خورد. درمورد بازوها هم ستاره هایی به آن وارد و از آن خارج می شوند اما بازوها همانجا می مانند.
باز هم مثل یک اتوبان، ابرهای دودی بزرگ می توانند در این بازوها جمع شوند که باعث می شود سقوط کنند و ستاره ها را تشکیل دهند. اکثر این ستاره ها کم نور هستند و عمر بلندی دارند به همین خاطر در آخر از بازوها بیرون می روند. اما بعضی از ستاره ها بسیار پرتراکم، داغ و روشن هستند و اطراف گاز را روشن می کنند. این ستاره ها خیلی عمر نمی کنند و قبل از اینکه بتوانند از بازوها خارج شوند می میرند. از آنجا که ابرهای گازی داخل این بازوها به این صورت روشن می شوند، همین باعث مشخص شدن بازوهای مارپیچی می شود.
ما به این دلیل بازوها را می بینیم که نور در آنجا بهتر است نه به این دلیل که ستاره ها آنجا جمع می شوند.
9) به طور جدی تاب دارد.
راه شیری دیسکی چاق با امتدادی برابر با ۱۰۰،۰۰۰ سال نوری و پهنایی برابر با چند هزار سال نوری است. تقریباً مقیاسی مثل یک جعبه DVD چهارتایی دارد.
آیا تا به حال یک DVD را زیر نور خورشید رها کرده اید؟ با گرم شدن ممکن است تاب بردارد. راه شیری هم همینطور است. این دیسک احتمالاً به خاطر تاثیر گرانشی یک جفت کهکشان ماهواره ای در گردش، قابل انعطاف است. یک طرف دیسک به سمت بالا و دیگری به سمت پایین تاب دارد. اگر به تصویر کهکشان آندرومیدا دقت کنید می بینید که از سمت راست به سمت بالا و از سمت چپ به سمت پایین تاب دارد. آندرومیدا هم کهکشان های ماهواره ای دارد و آن را هم درست مثل کهکشان ما تاب داده اند. البته این تاب تاثیری بر ما ندارد و فقط نکتهجالبی بود درمورد کهکشان راه شیری.
۱۰) قرار است کهکشان آندرومیدا را خیلی بهتر بشناسیم.
صحبت از آندرومیدا شد، آیا تا به حال آنرا در آسمان دیده اید؟ با چشم غیرمسلح می توان آن را در شبی صاف و تاریک مشاهده کرد. کم نور اما بزرگ است. تقریباً هشت برابر ماه در آسمان است.
اگر به نظرتان این خیلی بزرگ نمی رسد، باید بگوییم که اندازه آن برابر با دو میلیارد سال نوری است.
کهکشان آندرومیدا و راه شیری با سرعتی برابر با ۲۰۰ کیلومتر در ثانیه به سمت هم در حرکت هستند. یادتان هست گفتیم کهکشان های بزرگ کهکشان های کوچکتر را می خورند؟ حالا وقتی دو کهکشان بزرگ به هم برخورد می کنند یک آتش بازی حسابی راه می افتد. ستاره ها از نظر فیزیکی سقوط نمی کنند، در این مقیاس خیلی کوچکتر از آن هستند. اما ابرهای گازی سقوط می کنند و همانطور که قبلاً گفتیم وقتی این ابرها سقوط کنند، ستاره ساخته می شود. به همین دلیل انفجاری از تشکیل ستاره ها صورت می گیرد که هر دو کهکشان را نورانی می کند.
در حال حاضر، گرانش متقابل هر دو کهکشان، قوس هایی عجیب و شگفت انگیز از ستاره و گاز می سازد. درست است که بسیار زیباست اما نشاندهنده یک خشونت در مقیاسی حماسی است.
چند میلیارد سال طول می کشد تا بالاخره این دو کهکشان به هم برخورد کنند و یکی شوند. آنها کهکشانی بسیار عظیم خواهند ساخت. درواقع، وقتی این اتفاق بیفتد خورشید همچنان دور آن خواهد بود. آیا نسل های بعد از ما شاهد این برخورد شگرف در تاریخ کهکشان ها خواهند بود؟
فکر کردن به آن هم واقعاً جالب است.
تا آن موقع این ۱۰ نکته درمورد کهکشانی که در آن زندگی می کنید کافی به نظر می رسد. البته اگر بخواهید حقایق بیشتری در این رابطه بدانید باید مطالب بیشتری مطالعه کنید.
Inaccessible return
