(تصاویر) همه چیز درباره‌ی کهکشان آندرومدا؛ همسایه‌ی تماشایی راه شیری

کهکشان آندرومدا از جذاب‌ترین اجرامی است که می‌توان در آسمان شب با چشم غیرمسلح مشاهده کرد و هرچند نزدیک‌ترین کهکشان بزرگ به راه شیری است، هنوز رازهای زیادی را در خود نهفته دارد که درک آن‌ها می‌تواند دانش بشر را درباره‌ی حال و آینده‌ی کیهان گسترش دهد.

کهکشان آندرومدا چیست؟

«کهکشان آندرومدا» (Andromeda Galaxy) که در فهرست مسیه به عنوان سی و یکمین جرم حضور دارد و مسیه ۳۱ (M31) نامیده می‌شود، نزدیک‌ترین کهکشان بزرگ به کهکشان راه شیری به شمار می‌رود و به دلیل دیده شدن با چشم غیرمسلح در آسمان شب و ساختار مارپیچی خود همیشه جذاب و مورد توجه بوده است.

در قرن هفدهم اما تلسکوپ‌های ابتدایی به ثبت ظاهری دقیق‌تری از آندرومدا کمک کردند. ستاره‌شناس آلمانی، «سیمون ماریوس» (Simon Marius) در سال ۱۶۱۲ میلادی با استفاده از تلسکوپ این جرم را مشاهده و آن را با عنوان یک «نور مه‌آلود» توصیف کرد. اما نقطه عطف اصلی برای درک آندرومدا، در اوایل قرن بیستم و زمانی روی داد که «ادوین هابل» (Edwin Hubble) با بررسی ستاره‌های متغیر قیفاووسی در آندرومدا، اثبات کرد که این جرم آسمانی فراسوی کهکشان راه شیری قرار دارد. او نشان داد که آندرومدا یک کهکشان مستقل و جداگانه است. بدین ترتیب این کشف، انقلابی در درک ما از جهان ایجاد کرد و مشخص شد که کیهان بسیار گسترده‌تر از چیزی است که تصور می‌شد.

فاصله کهکشان آندرومدا تا زمین

کهکشان آندرومدا ۲.۵ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد و این یعنی نور دیده شده از آن، ۲.۵ میلیون سال در راه بوده است تا به زمین برسد. شاید چنین فاصله‌ای بسیار زیاد به نظر برسد و حتی اگر با سرعت نور حرکت کنیم، ۲.۵ میلیارد سال برای سفر به کهکشان آندرومدا زمان نیاز است اما در مقیاس کیهانی، به ویژه فاصله‌ی میان کهکشان‌ها عدد کوچکی محسوب می‌شود. بدین ترتیب ما از روی زمین در حقیقت گذشته‌ی کهکشان آندرومدا را مشاهده می‌کنیم و چه بسا اکنون این کهکشان اندکی تغییر شکل داده باشد.

به گفته‌ی ناسا، آندرومدا حدود ۲۶۰ هزار سال نوری عرض دارد که بدین ترتیب بزرگ‌ترین کهکشان در گروه محلی محسوب می‌شود. در مقابل، کهکشان راه شیری ۱۰۰ هزار سال نوری عرض دارد. با این حال، طبق داده‌های آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا، جرم آن تقریبا برابر با کهکشان راه شیری است و حتی بر اساس برخی مطالعات کمتر از آن و حدود ۰.۸ راه شیری برآورد شده است.

دانشمندان فکر می‌کنند کهکشان آندرومدا می‌تواند بین ۵ تا ۱۰ میلیارد سال قدمت داشته باشد. یکی از ویژگی‌های جالب این کهکشان، وجود هسته‌ای دوگانه است که احتمالا نتیجه‌ی ادغام یک کهکشان کوچک با آن در گذشته است. همچنین طبق یک مطالعه در سال ۲۰۱۸، ممکن است آندرومدا تا دو یا سه میلیارد سال پیش، به این شکل نبوده و در آن دوران برخورد دو کهکشان کوچک‌تر که به دور یکدیگر می‌چرخیدند، آندرومدا را به شکل فعلی خود درآورده باشد.

آندرومدا علاوه بر هسته و بازوهای مارپیچی، شامل یک هاله‌ی گسترده و کم‌نور از ماده تاریک است که جرم کهکشان را به بیش از یک تریلیون برابر جرم خورشید افزایش می‌دهد. ماده‌ی تاریک که قابل مشاهده نیست، نقش اصلی را در حفظ پایداری کهکشان و حرکت اجزای آن دارد. همچنین، در هاله‌ی آندرومدا مجموعه‌ای از خوشه‌های کروی حضور دارند که قدیمی‌ترین ستاره‌های آن را در خود جای داده‌اند و اطلاعات ارزشمندی درباره‌ی تاریخچه‌ی تشکیل این کهکشان ارائه می‌دهند.

یکی دیگر از ویژگی‌های مهم آندرومدا این است که چندین کهکشان اقماری دارد که مانند قمر دور سیاره، دور کهکشان می‌چرخند. از جمله این کهکشان‌ها می‌توان به کهکشان «مسیه ۳۲» (M32) و «مسیه ۱۱۰» (M110) اشاره کرد. این کهکشان‌ها که به دلیل گرانش آندرومدا در مدار آن باقی مانده‌اند، احتمالا در آینده با آن ادغام خواهند شد. این اما مسیر آینده‌ی آندرومداست که در گذشته هم شاهد چنین رویدادهایی بوده است چون ساختار پیچیده و متنوع آندرومدا تاریخچه‌ی پرفرازونشیب آن را نشان می‌دهد که شامل برخوردها و ادغام‌های بسیار با دیگر کهکشان‌ها بوده است.

روند تکامل آندرومدا

درک کنونی این است که کهکشان راه شیری و آندرومدا و به طور کلی کهکشان‌های بزرگ، از ادغام چند کهکشان کوچک‌تر و انباشته شدن مداوم کهکشان‌های کوتوله به وجود آمده‌اند. از جمله شواهد این موضوع، جریان‌هایی از ستارگان هستند که در کهکشان راه شیری با هم حرکت می‌کنند و از نزدیک شدن و چندپاره شدن چنین کهکشان‌های کوتوله‌ای باقی مانده‌اند. بدین ترتیب ستارگان زیادی در کهکشان راه شیری وجود دارند که از سن کهکشان پیرتر هستند.

هنوز مشخص نیست که در طول فرآیند ادغام دو کهکشان ممکن است برای زمین، سیاره‌های منظومه شمسی و کل سامانه‌ی خورشیدی ما چه روی بدهد. دانشمندان فکر می‌کنند که ممکن است منظومه‌ی ما به جایی بسیار دورتر از هسته‌ی کهکشان راه شیری برود یا به طور کامل از کهکشان به بیرون پرتاب شود. با این حال با توجه به اینکه ستارگان بخش بسیار کوچکی را در مقایسه با حجم کلی کهکشان تشکیل می‌دهند، احتمال برخورد اجرام دیگر به زمین تقریبا صفر است.

گازهای حاصل از این دو کهکشان اما قطعا با هم برخورد و یک موج ایجاد می‌کنند. موجی که به احتمال بسیار زیاد آغازگر بخشی از فرآیند شکل‌گیری ستاره‌هاست و چند میلیون سال بعد، احتمالا ستاره‌های جوان و درخشان بیشتری را در نزدیکی کهکشان شکل گرفته تشکیل می‌دهند.

با این حال، هیچ یک از این رویدادها تأثیر زیادی بر منظومه‌ی شمسی نخواهد گذاشت. علاوه بر اینکه تا آن زمان تقریبا به صورت قطعی هیچ یک از ما نخواهیم بود تا بفهمیم که چه روی می‌دهد. پیش‌بینی می‌شود تا حدود یک میلیارد سال دیگر، درخشندگی روزافزون خورشید، حیات روی زمین را به‌طور کامل و به گونه‌ای مختل کرده باشد که تنها موجودات تک سلولی باقی بمانند.

شباهت‌ها و تفاوت‌های آندرومدا با راه شیری

کهکشان آندرومدا و کهکشان راه شیری هر دو جزو کهکشان‌های مارپیچی متوسط با میله‌های مرکزی سه‌بعدی نه چندان قدرتمند، در گروه محلی کهکشانی ما محسوب می‌شوند. همچنین هر دو سیاهچاله‌ی مرکزی نسبتا غیرفعال دارند و حتی سیاهچاله‌ی M31 حداقل در حال حاضر کمتر از سیاهچاله‌ی مرکزی کهکشان راه شیری فعال است. با وجود این شباهت‌ها تفاوت‌های مهمی هم از نظر ساختار، اندازه و ویژگی‌های مختلف آن‌ها وجود دارد.

سیاره فراخورشیدی احتمالی در آندرومدا

در سال ۱۹۹۹ میلادی دانشمندان متوجه تغییر یک دقیقه‌ای در ظاهر کهکشان آندرومدا شدند که به عنوان یک رویداد میکرولنزینگ شناخته می‌شود و آن را PA-99-N2 نامیدند. همگرایی گرانشی یا عدسی گرانشی، زمانی روی می‌دهد که جرمی بسیار عظیم، مانند یک کهکشان بزرگ، نور یک جرم پس‌زمینه‌ای بسیار دورتر را در پشت خود خم می‌کند و بنابراین گاهی اوقات چندین تصویر مخدوش از آن می‌سازد. در پدیده‌ی میکرولنزینگ هم یک جرم کوچک‌تر، مانند یک ستاره یا سیاره باعث این نوع اعوجاج می‌شود. به گفته‌ی انجمن سیاره‌ای، اعوجاج نور باعث می‌شود که منبع پس‌زمینه به طور موقت روشن‌تر شود.

درباره‌ی آنچه دانشمندان در آندرومدا دیده‌اند، یک توضیح این است که جرم پس‌زمینه‌ای می‌تواند یک ستاره‌ی غول سرخ در آندرومدا و جرم عدسی‌کننده ستاره‌ی دیگری در همان کهکشان، احتمالا سیاره‌ای که به دور آن می‌چرخد، باشد چون الگوی تغییرات نور در طول این رویداد، با یک سیاره منطبق است. اگر این سیاره وجود داشته باشد، نخستین سیاره‌ی فراخورشیدی است که در کهکشان دیگری کشف شده است. همچنین بر اساس یک مطالعه در سال ۲۰۱۲، این سیاره ممکن است حدود ۶.۳۴ برابر مشتری جرم داشته باشد.

آیا در کهکشان آندرومدا حیات وجود دارد؟

ما می دانیم که حیات در کهکشان راه شیری، دست کم به شکلی که ما داریم، وجود دارد! اما درباره‌ی نزدیک‌ترین کهکشان بزرگ به ما، یعنی کهکشان آندرومدا چطور؟

با توجه به اینکه وجود حیات فراتر از زمین هنوز تأیید نشده است، ستاره‌شناسان نمی‌توانند با اطمینان بگویند که آیا در جای دیگری از کیهان، از جمله کهکشان آندرومدا، حیات وجود دارد یا خیر. اما از دهه‌ی ۱۹۹۰ میلادی، علم سیارات فراخورشیدی به اندازه‌ی پیشرفت کرده است اکنون اخترشناسان محاسبه کرده‌اند به طور متوسط ​​حداقل یک سیاره به دور هر ستاره‌ای که می‌توانیم در آسمان شب ببینیم، در حال گردش است.

روش دیگر استفاده از صورت‌واره‌ای است که با عنوان «میدان بزرگ پگاسوس» (Great Square of Pegasus) شناخته می‌شود. یک قطر را از گوشه‌ی جنوب غربی به شمال شرقی میدان تصور کنید. سپس آن را امتداد دهید تا به ستاره‌ی «جنب‌المسلسله» (Mirach) برسید. سپس ۹۰ درجه به سمت شمال غربی تغییر دید دهید تا به سمت مو (m) آندرومدا حرکت کنید و به نو آندرومدا برسید.

به جز این مطالعه‌ی روند حرکت آندرومدا به سمت کهکشان راه شیری و پیش‌بینی ادغام آن‌ها، دیدگاه‌های تازه‌ای درباره‌ی تکامل کهکشان‌ها و نقش گرانش در ساختار کیهان ارائه می‌دهد. این ادغام آینده که نمونه‌ای از برخوردهای عظیم در جهان محسوب می‌شود، به دانشمندان کمک می‌کند تا مراحل بعدی تکامل کیهانی را پیش‌بینی کنند. همچنین، مشاهده‌ی خوشه‌های کروی و قمرهای کهکشان‌های اطراف آندرومدا، می‌تواند داده‌های ارزشمندی درباره تاریخچه‌ی ادغام کهکشان‌ها و تشکیل هاله‌های کهکشانی ارائه دهد. بنابراین مطالعه‌ی این کهکشان همسایه نه تنها برای درک خود آن، بلکه برای درک بهتر جایگاه کهکشان راه شیری در کیهان ضروری است.

عجایب کهکشان آندرومدا

ساختار دو هسته‌ای

آندرومدا به جای یک هسته، دو هسته در مرکز خود دارد که یکی از آن‌ها یک سیاهچاله‌ی کلان‌جرم و دیگری خوشه‌ای از ستاره‌هاست. این ساختار احتمالا نتیجه‌ی یک ادغام کهکشانی در گذشته است و موضوع پژوهش بسیاری از اخترشناسان بوده است.

جرم سیاهچاله‌ی مرکز آندرومدا حدود ۱۴۰ میلیون برابر جرم خورشید است که بسیار پرجرم‌تر از سیاهچاله‌ی مرکزی راه شیری با حدود ۴ میلیون برابر جرم خورشید محسوب می‌شود.

سیاهچاله کلان‌جرم مرکزی

مرکز آندرومدا دارای یک سیاهچاله ابرپرجرم با جرمی حدود ۱۴۰ میلیون برابر جرم خورشید است. این سیاهچاله بسیار پرجرم‌تر از سیاهچاله‌ی راه شیری (که حدود ۴ میلیون برابر جرم خورشید است) می‌باشد.

تلسکوپ فضایی اسپیتزر با ترکیب طول موج‌های ۲۴، ۷۰ و ۱۶۰ میکرون، تصویری در طیف فروسرخ از کهکشان آندرومدا ارائه کرده است. این تصویر مناطق گرد و غباری گرم و سرد کهکشان از جمله بازوهای مارپیچی و مناطق شکل‌گیری ستاره‌ها را کند. داده‌های این تصویر در سالگرد یک سالگی پرتاب اسپیتزر جمع‌آوری شد.

تصویر سراسرنمای تلسکوپ گلکس (۲۰۱۲)

این تصویر که در طول موج‌های فروسرخ گرفته شده است، به مطالعه‌ی توزیع گرد و غبار و فعالیت‌های ستاره‌زایی در کهکشان آندرومدا کمک کرده است.

تصویر رنگی تلسکوپ سوبارو (۲۰۱۳)

این تصویر که تحت پروژه‌ی «پانکروماتیک خزانه‌ی آندرومدا» (PHAT) به ثبت رسیده است، با رزولوشن ۱.۵ میلیارد پیکسل در نور مرئی، یکی از بزرگ‌ترین و دقیق‌ترین تصاویر از کهکشان آندرومدا به شمار می‌رود. این عکس حدود یک‌سوم دیسک کهکشان را با جزئیات استثنایی نشان می‌دهد. در این تصویر بیش از ۱۰۰ میلیون ستاره و هزاران خوشه‌ی ستاره‌ای قابل مشاهده است.

تصویر رادیویی ساردینیا (۲۰۲۰)

این تصویر که در فرکانس مایکروویو ۶.۶ گیگاهرتز ایجاد شده است و به نوعی صدای کهکشان آندرومدا به شمار می‌رود، به دانشمندان امکان داد تا مناطقی را که ستارگان جدید در آن متولد می‌شوند، مطالعه کنند و ساختار کهکشان آندرومدا را با جزئیات بی‌سابقه‌ای درک کنند. این رصدهای رادیویی بینش مهمی درباره‌ی فرآیندهای گسیل گرمایی و غیرگرمایی که در اندرومدا رخ می‌دهد، مانند تشکیل ستاره و پرتوهای کیهانی در حال برهم‌کنش با میدان های مغناطیسی ارائه داده است.

Credit: Fatigoni et al.

در این تصویر که نتیجه‌ی ۶۶ ساعت رصد است، قرص آندرومدا به عنوان یک منطقه‌ی کلیدی برای تشکیل ستاره دیده می‌شود و حدود ۱۰۰ منبع نقطه‌ای از جمله ستاره‌ها و کهکشان‌ها در پس‌زمینه شناسایی شده‌اند. این نخستین نقشه‌ی دقیق رادیویی آندرومدا محدوده‌ی ۱ تا ۲۲ گیگاهرتز به عنوان یک فرکانس ضروری برای مطالعه‌ی پرتوهای ضعیف است.

جمع‌بندی

کهکشان آندرومدا با تمام شگفتی‌هایش، از ساختار دو هسته‌ای و سیاهچاله‌ای عظیم گرفته تا بازوهای گسترده‌ای که مناطق زایش ستارگان هستند، نه تنها می‌تواند پاسخ پرسش‌های کیهانی را زیادی را بدهد، بلکه آینه‌ای از آینده‌ی کهکشان راه شیری هم به شمار می‌رود و مطالعه‌ی آن راهی برای درک بهتر فرایندهای پیچیده‌ی شکل‌گیری و تکامل کهکشان ماست. بدین ترتیب این ساختار گسترده‌ی کیهانی، با جلوه‌گری بی‌نظیر خود در آسمان شب، علاوه بر اینکه بخشی از زیبایی‌های کیهانی را پیش روی بشر می‌گذارد، رازهای کیهانی بسیاری را روشن سازد.

منبع: خبرآنلاین