اخترشناسان سرانجام موفق شدند نقطهای را که فعالیت ستارهسازی کهکشان راه شیری در آن رو به افول میرود، شناسایی کنند و به این ترتیب، مرزی را که مدتها در جستجوی آن بودند، در کهکشان ما کشف کردند.
تعیین میزان گستردگی راه شیری همیشه کار دشواری بوده است؛ زیرا دیسک کهکشان به طور ناگهانی تمام نمیشود، بلکه به تدریج در فضا محو میگردد. اکنون پژوهشگران مرز مشخصی را پیدا کردهاند که نشان میدهد ستارههای جدید در کجا فعالانه شکل میگیرند. یک تیم بینالمللی با مطالعه سن ستارگان نشان داده است که بیشتر فعالیتهای ستارهسازی کهکشان ما در فاصلهای حدود ۴۰,۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان رخ میدهد.
این تیم، مشاهدات مربوط به ستارههای غولپیکر و درخشان را با شبیهسازیهای پیشرفته از نحوه تکامل کهکشانها ترکیب کردند. این رویکرد الگوی متمایزی به شکل حرف U را در سن ستارگان آشکار کرد که نشاندهنده حد خارجی منطقه ستارهساز راه شیری است.
دکتر کارل فیتنی، نویسنده اصلی مقاله، میگوید:
گستردگی دیسک ستارهساز راه شیری مدتها یک سوال بیپاسخ در باستانشناسی کهکشانی بود؛ اما اکنون با نقشهبرداری از نحوه تغییر سن ستارگان در سراسر دیسک، پاسخی روشن و کمی (عددی) برای آن داریم.
راه شیری چگونه «از داخل به خارج» رشد کرد؟
کهکشانها ستارهها را به طور یکنواخت در سراسر دیسک خود تولید نمیکنند، بلکه به مرور زمان به سمت بیرون رشد میکنند. ستارهسازی ابتدا در مناطق مرکزی و متراکم آغاز شده و طی میلیاردها سال به تدریج به سمت لبههای بیرونی دیسک گسترش مییابد؛ فرآیندی که به آن «رشد درونبه-بیرون» میگویند. به همین دلیل، ستارهها در فاصلههای دورتر از مرکز، معمولاً جوانتر هستند.
راه شیری نیز همین الگوی پیشبینیشده را دنبال میکند، اما فقط تا یک نقطه مشخص. این مطالعه نشان داد که سن ستارگان با افزایش فاصله از مرکز تا حدود ۳۵,۰۰۰ تا ۴۰,۰۰۰ سال نوری کاهش مییابد. اما فراتر از آن، روند برعکس میشود و با افزایش فاصله، ستارگان دوباره پیرتر میشوند. این پدیده، همان الگوی سنی معروف به شکل U را ایجاد میکند.
پژوهشگران با مقایسه این الگو با شبیهسازیهای دقیق کهکشانی، تأیید کردند که جوانترین منطقه دقیقاً با نقطهای همخوانی دارد که کارایی ستارهسازی در آن به شدت سقوط میکند. این نقطه، مرز واقعی دیسک ستارهساز راه شیری است.
چرا فراتر از این مرز، باز هم ستاره وجود دارد؟
اگر ستارهسازی در این مرز تا این حد ناگهانی کاهش مییابد، یک سوال بدیهی پیش میآید: چرا هنوز در فواصل دورتر ستاره وجود دارد؟
پاسخ در فرآیندی به نام «مهاجرت شعاعی» نهفته است؛ یعنی ستارگان به آرامی از محل تولد خود دور میشوند. این کار از طریق تعامل با امواج مارپیچی که در کهکشان حرکت میکنند انجام میشود. ستارهها درست مانند موجسوارانی که سوار بر امواج اقیانوس میشوند، میتوانند از بازوهای مارپیچی انرژی بگیرند و به مرور زمان به سمت بیرون رانده شوند.
بیشتر ستارههایی که فراتر از این مرز یافت میشوند، در آنجا متولد نشدهاند، بلکه به تدریج به سمت بیرون مهاجرت کردهاند. از آنجایی که این فرآیند کند است و در طول زمان به صورت تصادفی رخ میدهد، ستارههایی که بیشترین مسافت را طی کردهاند، معمولاً پیرترینها هستند.
نقشهبرداری با استفاده از بررسیهای ستارهای
محققان برای شناسایی این مرز، بیش از ۱۰۰,۰۰۰ ستاره غولپیکر را تحلیل کردند. آنها از دادههای طیفسنجی پروژههای LAMOST و APOGEE، در کنار اندازهگیریهای بسیار دقیق ماهواره «گایا» (Gaia) استفاده کردند.
برای تأیید یافتهها، پژوهشگران به شبیهسازیهای پیشرفته متوسل شدند. این مدلها نشان دادند که وقتی ستارهسازی به شدت کاهش مییابد و ستارههای پیرتر به سمت بیرون مهاجرت میکنند، الگوی سنی U-شکل به طور طبیعی ظاهر میشود.
چه چیزی باعث کاهش ستارهسازی میشود؟
اگرچه مکان دقیق این مرز اکنون مشخص شده، اما دلیل کاهش ناگهانی ستارهسازی در این فاصله هنوز مبهم است. یک احتمال، تأثیر «میله مرکزی» راه شیری است که شاید باعث تجمع گاز در شعاعهای خاصی شود. احتمال دیگر، «تابخوردگی» (Warp) لبههای بیرونی کهکشان است؛ جایی که دیسک خم میشود و ممکن است شرایط لازم برای ستارهسازی را مختل کند.
نگاه به آینده
پروژههای آینده مانند 4MOST و WEAVE دادههای دقیقتری را فراهم خواهند کرد که به اخترشناسان کمک میکند تا بفهمند دقیقاً چه چیزی لبه دیسک ستارهساز راه شیری را تعیین میکند. این تحقیق نشان داد که سن ستارگان، که زمانی اندازهگیری دقیق آن دشوار بود، اکنون به ابزاری قدرتمند برای رمزگشایی از تاریخ کهکشان خانه ما تبدیل شده است.
منبع: Scitechdaily
