في عام 2013 ، نشرت وكالة الفضاء الأوروبية التي طال انتظارها مرصد غايا الفضائي . كواحد من عدد قليل من مراصد الفضاء من الجيل التالي التي ستنشأ قبل نهاية العقد ، أمضت هذه المهمة السنوات القليلة الماضية في فهرسة أكثر من مليار جسم فلكي. باستخدام هذه البيانات ، يأمل علماء الفلك وعلماء الفيزياء الفلكية في إنشاء أكبر وأدق خريطة ثلاثية الأبعاد لمجرة درب التبانة حتى الآن.
على الرغم من أنها أوشكت على الانتهاء من مهمتها ، إلا أن الكثير من المعلومات الأولية لا تزال تؤتي ثمارها. على سبيل المثال ، باستخدام إصدار البيانات الأولية للبعثة ، تمكن فريق من علماء الفيزياء الفلكية من جامعة تورنتو من حساب السرعة التي تدور بها الشمس حول مجرة درب التبانة. من هذا ، تمكنوا من الحصول على تقدير دقيق للمسافة بين شمسنا ومركز المجرة لأول مرة.
لبعض الوقت ، كان علماء الفلك غير متأكدين من مدى بُعد نظامنا الشمسي بالضبط عن مركز مجرتنا. يتعلق الكثير من هذا بحقيقة أنه من المستحيل القيام بذلك مشاهدته مباشرة ، بسبب مجموعة من العوامل (مثل المنظور وحجم مجرتنا وحواجز الرؤية). نتيجة لذلك ، منذ عام 2000 ، تفاوتت التقديرات الرسمية بين 7.2 و 8.8 كيلو فرسخ (حوالي 23483 إلى 28700 سنة ضوئية).
صورة الأشعة تحت الحمراء من تلسكوب سبيتزر الفضائي ، تظهر النجوم في مركز مجرة درب التبانة. الائتمان: NASA / JPL-Caltech / S. ستولوفي (SSC / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا)
من أجل دراستهم ، قام الفريق - بقيادة جيسون هانت ، زميل دنلاب في معهد دنلاب لعلم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة تورنتو - بدمج إصدار Gaia الأولي مع بيانات من تجربة سرعة RAdial (الهذيان). تم إجراء هذا الاستطلاع بين عامي 2003 و 2013 من قبل المرصد الفلكي الاسترالي (AAO) ، تم قياس المواقع والمسافات والسرعات الشعاعية وأطياف 500000 نجم.
تم رصد أكثر من 200000 من هذه النجوم أيضًا بواسطة Gaia وتم تضمين المعلومات المتعلقة بها في إصدار البيانات الأولية. كما أوضحوا في دراستهم التي نشرت في مجلة رسائل الفيزياء الفلكية في تشرين الثاني (نوفمبر) 2016 ، استخدموا هذا لفحص السرعات التي تدور بها هذه النجوم حول مركز المجرة (نسبة إلى الشمس) ، وفي أثناء ذلك اكتشفوا أن هناك توزيعًا واضحًا في سرعاتهم النسبية.
باختصار ، تتحرك شمسنا حول مركز مجرة درب التبانة بسرعة 240 كم / ث (149 ميل / ث) ، أو 864000 كم / س (536865 ميل / س). بطبيعة الحال ، كان بعض أكثر من 200000 مرشح يتحركون بشكل أسرع أو أبطأ. لكن بالنسبة للبعض ، لم يكن هناك زخم زاوي ظاهر ، وهو ما يعزوه إلى تشتت هذه النجوم في 'مدارات فوضوية من نوع الهالة عندما تمر عبر نواة المجرة'.
كما أوضح هانت في معهد دنلاب خبر صحفى :
'النجوم ذات الزخم الزاوي القريب جدًا من الصفر كانت ستندفع نحو مركز المجرة حيث ستتأثر بشدة بقوى الجاذبية الشديدة الموجودة هناك. سيؤدي ذلك إلى تشتيتهم في مدارات فوضوية ، مما يؤدي بهم بعيدًا عن مستوى المجرة وبعيدًا عن المنطقة الشمسية ... من خلال قياس السرعة التي تدور بها النجوم القريبة حول مجرتنا فيما يتعلق بالشمس ، يمكننا أن نلاحظ نقصًا في النجوم مع وجود سلبي معين السرعة النسبية. ولأننا نعلم أن هذا الانخفاض يتوافق مع 0 كم / ثانية ، فإنه يخبرنا ، بدوره ، بمدى سرعتنا '.
الكشف عن وهج الأشعة السينية الساطعة بشكل غير عادي من القوس A * ، وهو ثقب أسود هائل في وسط مجرة درب التبانة. الائتمان: NASA / CXC / Stanford / I. Zhuravleva et al.
كانت الخطوة التالية هي دمج هذه المعلومات مع حسابات الحركة المناسبة لـ القوس أ * - يعتقد أن الثقب الأسود الهائل يقع في مركز مجرتنا. بعد تصحيح حركته بالنسبة إلى أجسام الخلفية ، تمكنوا من تثليث مسافة الأرض من مركز المجرة بشكل فعال. من هذا ، استخلصوا مسافة تقديرية من 7.6 إلى 8.2 كيلوبت في الثانية - والتي تصل إلى حوالي 24788 إلى 26745 سنة ضوئية.
تعتمد هذه الدراسة على العمل السابق الذي أجراه المؤلفون المشاركون في الدراسة - البروفيسور راي كالبيرج ، الرئيس الحالي لقسم علم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة تورنتو. قبل سنوات ، أجرى هو والبروفيسور كيمو إنانين من قسم الفيزياء والفلك في جامعة يورك دراسة مماثلة باستخدام قياس السرعة الشعاعية من 400 من نجوم مجرة درب التبانة.
ولكن من خلال دمج البيانات من مرصد Gaia ، تمكن فريق UofT من الحصول على مجموعة بيانات أكثر شمولاً وتضييق المسافة إلى مركز المجرة بمقدار كبير. وكان هذا يعتمد فقط على البيانات الأولية الصادرة عن مهمة Gaia. بالنظر إلى المستقبل ، يتوقع هانت أن المزيد من إصدارات البيانات ستسمح لفريقه وعلماء الفلك الآخرين بتحسين حساباتهم بشكل أكبر.
قال: 'يجب أن يمكّننا الإصدار الأخير من Gaia في أواخر عام 2017 من زيادة دقة قياسنا لسرعة الشمس إلى ما يقرب من كيلومتر واحد / ثانية' ، 'وهذا بدوره سيزيد بشكل كبير من دقة قياس المسافة بيننا وبين مركز المجرة. '
مع نشر المزيد من تلسكوبات ومراصد الفضاء من الجيل التالي ، يمكننا أن نتوقع منهم تزويدنا بثروة من المعلومات الجديدة حول كوننا. ومن هذا ، يمكننا أن نتوقع أن علماء الفلك وعلماء الفيزياء الفلكية سيبدأون في تسليط الضوء على عدد من الأسئلة الكونية التي لم يتم حلها.
قراءة متعمقة: جامعة تورنتو و رسائل مجلة الفيزياء الفلكية