گایا فاش می‌کند: کهکشان‌های همراه راه شیری، تازه واردانی به گوشه‌ای از فضا هستند

داده‌های ماموریت گایا که توسط آژانس فضایی اروپا مدیریت می‌شود، در حال بازنویسی تاریخ کهکشان ما، کهکشان راه شیری است. آنچه که به صورت سنتی به عنوان کهکشان‌های همراه راه شیری در نظر گرفته می‌شد، اکنون آشکار شده که عمدتا تازه واردانی به محیط کهکشانی ما هستند.

کهکشان کوتوله مجموعه‌ای از هزار تا چند میلیارد ستاره است. برای دهه‌ها باور عمومی بر این بود که کهکشان‌های کوتوله‌ای که راه شیری را احاطه کرده‌اند، قمرها هستند به این معنا که آن‌ها در مدار اطراف کهکشان ما گرفتار شده‌اند و برای میلیاردها سال همراهان همیشگی ما بوده‌اند. اکنون حرکات این کهکشان‌های کوتوله با دقت بی‌سابقه‌ای به لطف داده‌های منتشر شده توسط گایا محاسبه شده است و نتایج این داده‌ها واقعا شگفت‌انگیز است.

«فرانسوا هامر» از رصدخانه پاریس، دانشگاه علوم پاریس و اسناد در فرانسه و همکارانش از سراسر اروپا و چین، دست به بررسی داده‌های گایا و محاسبه حرکت 40 کهکشان کوتوله در اطراف کهکشان راه شیری زده‌اند. آن‌ها این کار را با محاسبه مجموعه‌ای از مقادیر معروف به سرعت‌های سه بعدی برای هر کهکشان انجام دادند و سپس از آن‌ها برای محاسبه انرژی مداری کهکشان و تکانه زاویه‌ای (چرخشی) استفاده کردند.

آن‌ها دریافتند که این کهکشان‌ها بسیار سریع‌تر از ستارگان غول‌پیکر و خوشه‌های ستاره‌ای که به دور کهکشان‌ راه شیری می‌چرخند، حرکت می‌کنند. آنقدر سریع که هنوز نمی‌توانستند در مداری به دور کهکشان راه شیری بچرخند، جایی که فعل و انفعالات با کهکشان ما و محتویات آن، انرژی مداری و حرکت زاویه‌ای آن‌ها را کاهش می‌داد.

کهکشان ما در گذشته خود تعدادی کهکشان کوتوله را بلعیده است. به عنوان مثال، 9 تا 10 میلیارد سال پیش، یک کهکشان کوتوله به نام گایا-انسلادوس توسط کهکشان راه شیری جذب شده است. ستاره‌های آن را می‌توان در داده‌های گایا به دلیل مدارهای غیرعادی و طیف انرژی‌هایی که دارند، شناسایی کرد.

اخیرا یعنی 4 تا 5 میلیارد سال پیش، کهکشان کوتوله قوس توسط راه شیری به چنگ آمد و درحال حاضر در مرحله تکه‌تکه شدن و بلعیده شدن است. انرژی ستارگان این کهکشان، بیشتر از انرژی گایا-انسلادوس است که همین موضوع نشان می‌دهد زمان کوتاه‌تری لازم بوده تا آن‌ها تحت تاثیر کهکشان راه شیری قرار بگیرند.

در مورد کهکشان‌های کوتوله در مطالعات جدید – که اکثر کهکشان‌هایی هستند که در اطراف کهکشان ما قرار دارند – دریافته‌ایم که انرژی آن‌ها بسیار بالا است. این مسئله نشان می‌دهد که آن‌ها فقط در چند میلیارد سال گذشته به مجاورت راه شیری رسیده‌اند.

این کشف بازتابی است از ابر ماژلانی بزرگ (LMC) – یک کهکشان کوتوله که به نسبت سایر کوتوله‌ها، به راه شیری نزدیکتر است و به صورت یک لکه نور در آسمان شب نیمکره جنوبی مشاهده می‌شود. تا سال 2000 تصور می‌شد که این ابر ماژلانی بزرگ، یک کهکشان اقماری برای راه شیری است اما دانشمندان با اندازه‌گیری سرعت آن دریافتند که آنقدر سریع حرکت می‌کند که نمی‌تواند از نظر گرانشی محدود شود و یک قمر به حساب بیاید. پس دیدگاه تازه‌ای نسبت به LMC جان گرفت. اکنون می‌دانیم که همین امر برای سایر کهکشان‌های کوتوله اطراف راه شیری نیز صادق است.

پس آیا این تازه واردها در مدار قرار می‌گیرند و یا به سادگی از کنار ما عبور می‌کنند؟ فرانسوا می‌گوید: «برخی از آن‌ها توسط کهکشان راه شیری جذب خواهند شد و به قمر تبدیل می‌گردند.»

اما گفتن اینکه کدام از یک آن‌ها چنین سرنوشتی خواهد داشت، دشوار است. زیرا این مسئله به جرم دقیق کهشکان راه شیری بستگی دارد و این کمیتی است که محاسبه آن با دقت بسیار بالا برای اخترشناسان کار بسیار دشواری است. معمولا تخمین‌های بدست آمده با ضریبی دو برابر در حال تغییر هستند.

کشف انرژی‌های کهکشان‌های کوتوله بسیار مهم است. زیرا ما را وادار می‌کند تا ماهیت خود کهکشان‌های کوتوله را دوباره ارزیابی کنیم.

همانطور که یک کهکشان کوتوله روی مدار خود می‌چرخد، کشش گرانشی کهکشان راه شیری سعی می‌کند تا آن را از مدار خود خارج کند. در علم فیزیک این مسئله به عنوان نیروی جزومدی شناخته می‌شود. فرانسوا می‌گوید: «کهکشان راه شیری یک کهکشان بسیار بزرگ است. پس نیروی جزومدی آن نیروی بسیار بزرگی است و نابود کردن یک کهکشان کوتوله توسط آن بسیار ساده است.»

به عبارت دیگر، کهکشان راه شیری مسبب لحظات پایانی کهکشان‌های کوتوله است و حکم مرگ آن‌ها را امضا می‌کند! تنها چیزی که می‌تواند در برابر چنگال ویرانگر کهکشان ما مقاومت کند، این است که کهکشان کوتوله دارای مقدار قابل توجهی ماده تاریک باشد. ماده تاریک، ماده اسرارآمیزی است که اخترشناسان فکر می‌کنند در جهان وجود دارد تا گرانش اضافی برای نگه داشتن کهکشان‌های تکی را فراهم کند.

و بنابراین، در دیدگاه سنتی که کوتوله‌های راه شیری قمرهایی بودند که برای میلیاردها سال به دور این کهکشان می‌چرخیدند، در حقیقت اشاره به حضور ماده تاریک داشتند که بر آن‌ها تسلط دارد و نیروی جزرومدی راه شیری با متعادل می‌کنند تا این کوتوله‌ها همچنان در مدار خود باقی بمانند. پس کشف اینکه کهکشا‌ن‌های کوتوله چرخنده به دور راه شیری، قمرهای این کهکشان نیستند، ما را وادار می‌سازد تا ارزیابی‌های مجددی در محاسبات خود انجام دهیم و تعادل و یا تخریب منظومه‌ها را مجددا بررسی کنیم.

«تیمو پروستی»، دانشمند پروژه گایا در مرکز آژانس فضایی اروپا گفت: «امروزه به لطف گایا تا حد زیادی اطمینان داریم که کهکشان راه شیری داستان‌های طولانی‌تری را پشت سر گذاشته است. با بررسی این سرنخ‌های وسوسه‌انگیز، ما امیدواریم که فصل‌های جذاب گذشته کهکشان خود را بیشتر و بهتر درک کنیم.»