جرم کهکشان راه شیری چقدر است؟

گوئندولین ایدی فیزیکدانی است که زمینه‌ی مطالعاتی‌اش محاسبه‌ی جرم کل کهکشان است.

قطعا وظیفه‌ی ایدی بسیار دشوار است، اما بر اساس آخرین تخمین‌های این دانشمند، ما در حال حاضر  مقدار جدیدی را برای جرم کهکشان راه شیری در اختیار داریم؛ یک عدد بسیار بزرگ. بر اساس محاسبات ایدی، کهکشان راه شیری جرمی برابر با جرم خورشیدی دارد. به عبارت دیگر جرم کهکشان راه شیری ۷۰۰ میلیارد برابر جرم خورشید است و به گفته‌ی ایدی، کهکشان ما حتی بزرگترین کهکشان جهان هستی نیست.

برای توضیح بیش‌تر باید بگوییم که جرم خورشید در حدود ۳۳۰ هزار برابر جرم زمین، یا ۲ نانیلیون کیلوگرم است (یک ۲ به همراه ۳۰ تا صفر!). اگرچه این اعداد بسیار دیوانه کننده هستند، اما فرآیند تخمین جرم نجومی مثل این مورد، بخش مهمی از روند درک چگونگی پیدایش کهکشان راه شیری و پیش بینی آینده‌ی آن دارد.

ایدی، دانشجوی دکتری دانشگاه مک‌مستر کانادا به وب‌سایت نشنال جئوگرافی می‌گوید:

"درک جرم کهکشان ما، آن را در زمینه‌ی کیهان ‌شناسی بهتری قرار می‌دهد. افرادی که تکامل کهکشان‌ها را مطالعه می‌کنند، معمولا چگونگی ارتباط جرم کهکشان با تکامل آن را بررسی می‌کنند. اگر ما دید بهتری در خصوص میزان جرم کهکشان راه شیری داشته باشیم، می‌توانیم چگونگی شکل‌‌گیری و تکامل این کهکشان و کهکشان‌های دیگر را درک کنیم.

موارد بسیاری وجود دارد که باید در این محاسبات در نظر گرفته شوند. جرم یک کهکشان شامل تمام ستاره‌ها، سیارات، قمرها، گازها، گرد و غبار و دیگر مواد کیهانی می‌شود. این‌ها صرفا مواد مرئی بودند، نباید ماده تاریک را از قلم انداخت، ماده‌ای که هنوز هم اطلاعات کمی در مورد آن داریم، اما دانشمندان بر این باورند که این ماده یک نیروی گرانشی بر تمام مواد غیر تاریک مجاور خود اعمال می‌کند.

لازم به ذکر است، بدست آوردن اطلاعات در خصوص اجرام مرئی و قابل مشاهده، بسیار پیچیده است، چرا که ما در میان اجرامی قرار گرفته‌ایم که سعی در سنجش جرم آن‌ها داریم.

ایدی به روزنامه‌ی گاردین می‌گوید:

خود این واقعیت که ما در داخل کهکشان هستیم، پدید آورنده‌ی دشواری‌هایی است، دید ما به شکل خورشید مرکزی است: ما همه چیز را از منظر موقعیت (و حرکت) خورشید در کهکشان، مشاهده می‌کنیم. نکته‌ی حائز اهمیت این است که حرکت و موقعیت خورشید در سنجش حرکات و موقعیت سایر اجرام کهکشان راه شیری، به حساب آوریم.

ایدی با همکاری ویلیام هریس، سرپرست و ناظر خود، روش جدیدی را برای محاسبه‌ی حرکت و سرعت خوشه‌های ستاره‌ای کروی (گروه‌های کروی از ستاره‌ها که مانند ماهواره‌ای در حال چرخش حول هسته‌ی کهکشانی باشند)، ابداع کرده است.

تکنیک جدید، علاوه بر آنکه در پر کردن خلاء اطلاعاتی موجود در خصوص سرعت برخی از خوشه‌های ستاره‌ای کروی سودمند است، به اعتقاد پژوهشگران دقیق‌ترین تخمین حال حاضر را در مورد مجموع جرم کیهانی نیز ارائه می‌دهد. پیش از آنکه جرم کهکشان راه شیری معادل ۷۰۰ میلیارد برابر جرم خورشید محاسبه شود، اعداد تخمین زده شده در بازه‌ی ۱۰۰ میلیارد تا ۱ تریلیون جرم خورشیدی قرار می‌گرفتند.

ایدی به روزنامه‌ی گاردین می‌گوید:

همچنین می‌توانیم جرم کل تخمین زده شده را با جرم ماده‌ی مرئی قابل رویت در کهکشان راه شیری مقایسه کنیم و به این ترتیب مقدار جرم ماده‌ی تاریک را نیز پیش بینی کنیم، بر اساس برآوردهای ما، به نظر می‌رسد که حدود ۸۸ درصد از جرم کهکشان راه شیری را ماده‌ی تاریک شکل می‌دهد.

این یافته‌ها در نشست سالانه‌ی انجمن نجوم کانادا ارائه شد و به ژورنال اخترفیزیک (The Astrophysical Journal) نیز ارسال شده است. نتایج این پژوهش در حال حاضر برای انتشار پذیرفته نشده است، بنابراین برای اضافه کردن آن به کتب درسی تا زمان به انجام رسیدن بازنگری همتراز منتظر بمانیم، اما هم اکنون نیز از سوی جامعه‌ی اخترفیزیک مورد توجه قرار گرفته است.

الن مک کاناکی از موسسه‌ی اخترفیزیک هرزبرگ در کانادا (وی در این تحقیق نقشی نداشته است)، به وب‌سایت نشنال جئوگرافی می‌گوید:

سنجش سرعت و جهت حرکت خوشه‌های ستاره‌ای کروی بسیار دشوار است. ترکیب تمام این داده‌ها با هم در یک مدل سازگار برای کهکشان راه شیری، یک چالش بزرگ محسوب می‌شود. این پژوهش، یک گام بزرگ و رو به جلو در جهت قادر شدن به توصیف وسعت کهکشانمان است.