پاسخ احتمالی به رازی به نام "پارادوکس میله کهکشانی"

 سرنخ‌های تازه‌ای برای یک ناسازنمای (پارادوکسِ) دیرپا و اسرارآمیز درباره‌ی قلب کهکشانمان پیدا شده. دانشمندان در پژوهشی تازه به پاسخی احتمالی برای چیزی که به اصطلاح "ناسازنمای میله‌ی کهکشانی" خوانده می‌شود و بر پایه‌ی آن، رصدهای گوناگون به برآوردهای متضادی برای حرکت بخش مرکزی کهکشان راه شیری می‌انجامند دست یافته‌اند. یافته‌های این دانشمندان در ماهنامه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده است.

تک‌نماهایی از شبیه‌سازی چرخش کهکشان راه شیری. میله‌ی مرکزی و بازوهای کهکشان با رعت‌های متفاوتی می‌چرخند. زمانی که از هم جدا هستند، میله سرشت واقعی و کوچک‌ترِ ساختارش را نشان می‌دهد (سمت چپ). هنگامی که به هم می‌رسند، میله بلندتر و چرخش آن کُندتر به نظر می‌رسد (سمت راست)

بیشتر کهکشان‌های مارپیچی، از جمله خانه‌ی خودمان، راه شیری، دارای یک ساختار بزرگ میله-مانند از ستارگان در مرکز خود هستند. آگاهی ما از اندازه‌ی واقعی میله و سرعت چرخش آن برای شناختمان از شیوه‌ی پیدایش و فرگشت کهکشان‌ها، و همچنین چگونگیِ پیدایش این گونه میله‌ها در سراسر کیهان کلیدی است.

ولی در ۵ سال گذشته اندازه و سرعت چرخش میله‌ی مرکز کهکشانمان به شدت چالش‌برانگیز شده؛ از یک سو بررسی حرکت ستارگان نزدیک خورشید نشان می‌دهد که این میله سریع می‌چرخد و کوچک است، ولی از سوی دیگر رصدهای مستقیمِ ستارگان در منطقه‌ی مرکزی کهکشان نشان می‌دهند که این میله به گونه‌ی چشمگیری کُندتر و بزرگ‌تر است.

این پژوهش تازه که توسط یک گروه بین‌المللی به رهبری دانشمندان دانشگاه ساری انگلیس و  بنیاد اخترفیزیک لایبنیتس پوتسدام (ای‌آی‌پی) انجام شده، راه حلی هوشمندانه برای این ناسازی پیشنهاد می‌کند. این پژوهشگران با بررسی شبیه‌سازی‌های پیشرفته‌ی پیدایش کهکشان‌ها برای راه شیری نشان داده‌اند که هم اندازه و هم سرعت چرخش میله‌[ی این کهکشان] با گذشت زمان به سرعت نوسان می‌کند و باعث می‌شود در زمان‌هایی خاص، اندازه‌ی آن تا دو برابر بلندتر و چرخش آن تا ۲۰ برابر سریعتر به نظر برسد.

تپش‌های این میله دستاورد رویارویی‌های منظم آن با بازوهای مارپیچی کهکشان است، چیزی که به نام "رقص کیهانی" توصیف شده. هنگامی که میله و بازوها به هم نزدیک می‌شوند، کشش گرانشی دوسویه‌ای که بر هم وارد می‌کنند باعث می‌شود سرعت میله کم شده و سرعت مارپیچ بیشتر شود. به هم که رسیدند، حرکت هر دو ساختار یکی می‌شود و میله بسیار بلندتر و کُندتر از چیزی که واقعا هست دیده می‌شود. با جدا شدن دو ساختار از هم، سرعت میله بالا می‌رود و سرعت بازوهای مارپیچ کند می‌شود.

دکتر ایوان مینچوف از بنیاد لایبنیتس می‌گوید: «پس به سادگی می‌توانیم این ناسازنمای میله‌ی کهکشانی را این گونه پاسخ بدهیم: اگر [فرض کنیم] به گونه‌ای شانسی داریم در روزگاری زندگی می‌کنیم که میله و مارپیچ به هم وصل شده‌اند، و این توَهمِ یک میله‌ی بزرگ و کُند را برایمان پیش آورده. ولی حرکت ستارگانِ نزدیک خورشید پیرو سرشتِ واقعی و بسیار کوچک‌ترِ میله مانده‌اند،  و همین به تناقض و ناسازگاری در مشاهدات انجامیده.»

این شبیه‌سازی بخش مرکزی قرص کهکشان راه شیری را نشان می‌دهد. برای بهتر نمایاندنِ میله  و بازوها یک فیلتر به کار رفته. در این پویانمایی بیننده همراه با میله می‌چرخد و از همین رو به نظر می‌رسد مارپیچ‌ها حرکتی پَس‌گرد دارند. هر بار که میله و مارپیچ به هم می‌رسند، سرعت میله کُند می‌شود و بلندتر به نظر می‌رسد.

مشاهدات تازه تایید کردده‌اند که بازوی درونی راه شیری امروزه به میله وصل است، چیزی که بر پایه‌ی شبیه‌سازی، تقریبا هر ۸۰ میلیون سال یک بار رخ می‌دهد. داده‌های سومین دسته از رصدهای تلسکوپ گایا که در آینده منتشر خواهد شد به ما امکان خواهد داد تا این مدل را بهتر بیازماییم، و ماموریت‌های آینده این را بررسی خواهند کرد که آیا این رقص در دیگر کهکشان‌های کیهان هم انجام می‌شود یا نه.

--------------------------------------------
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:
galaxy - Galactic bar paradox - Milky Way - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - spiral galaxy - bar - star - Sun - Tariq Hilmi - University of Surrey - Ivan Minchev - Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam - AIP - bar pulsation - spiral arm - cosmic dance - Gaia mission

منبع: phys.org
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان