وزن کهکشان چقدر است؟

همشهری‌آنلاین: کهکشان راه شیری چقدر جرم دارد؟ پرسیدن این سوال آسان است، اما پاسخ دادن به آن دشوار. تصور کنید یک سلول در بدن شما تلاش کند تا جرم کل شما را تعیین کند و می‌توان تصور کرد که این کار برایش چقدر سخت خواهد بود.

یک مطالعه جدید جرم دقیق کهکشان راه شیری را محاسبه کرده است، و نتیجه اینکه کمتر از آن چیزی است که قبلا فکر می‌کردیم. یکی از راه‌های تعیین جرم کهکشان، استفاده از چیزی است که به عنوان منحنی چرخشی آن می‌شناسیم. باید سرعت ستارگان یک کهکشان را نسبت به فاصله آن‌ها از مرکز کهکشان بسنجید. سرعت چرخش ستاره به دور هسته مرکزی کهکشان، با مقدار جرم درون مدارش متناسب است، بنابراین از منحنی چرخشی یک کهکشان می‌توانید تابع جرم در شعاع را ترسیم کنید و به تخمین خوبی از جرم کل کهکشان برسید.

ما منحنی‌های چرخش چند کهکشان مجاور مانند آندرومدا را اندازه‌گیری کرده‌ایم، بنابراین جرم بسیاری از کهکشان‌ها را می‌دانیم. اما از آن‌جایی که ما خود در کهکشان راه شیری هستیم، دید خوبی از ستارگان در سراسر کهکشان نداریم. به سمت مرکز کهکشان، انواع گازها و غبار زیادی وجود دارد و این دیدن ستاره‌های دوردست را سخت می‌کند. به همین دلیل در عوض منحنی چرخش را با استفاده از هیدروژن خنثی اندازه گیری می‌کنیم که نور ضعیفی با طول موج حدود ۲۱ سانتی‌متر از خود ساطع می‌کند. این روش مثل اندازه‌گیری‌های ستاره‌ای دقیق نیست، اما تصوری تقریبی از جرم کهکشان به ما می‌دهد.

ما همچنین حرکات خوشه‌های کروی‌ای را که در هاله راه شیری می‌چرخند، مطالعه کرده‌ایم. از این مشاهدات، بهترین تخمین ما از جرم کهکشان راه شیری، حدود یک تریلیون جرم خورشیدی بوده است.

این مطالعه جدید بر اساس اطلاعاتی انجام شده که فضاپیمای گایا از موقعیت ۱.۸ میلیارد ستاره و حرکت بیش از ۱.۵ میلیارد ستاره ارسال کرده است. این میزان البته کسری از ۱۰۰ تا ۴۰۰ میلیارد ستاره‌ای است که در کهکشان راه شیری موجود است. اما این میزان اطلاعات برای محاسبه منحنی چرخشی کافی است.

با این داده‌ها، حداکثر جرم کهکشان راه شیری، ۵۴۰ میلیارد جرم خورشیدی است که یعنی جرم کهکشان ما، نصف چیزی است که قبلا فکر می‌کردیم. با در نظر گرفتن مقدار ماده معین شناخته‌شده در کهکشان، در واقع کهکشان راه شیری از چیزی که فکر می‌کردیم ماده تاریک بسیار کمتری دارد.