منذ القرن الثامن عشر ، أدرك علماء الفلك أن نظامنا الشمسي مضمن في قرص ضخم من النجوم والغاز المعروف باسم مجرة درب التبانة. منذ ذلك الوقت ، حاولت أعظم العقول العلمية الحصول على قياسات دقيقة للمسافة من أجل تحديد حجم درب التبانة. لم تكن هذه مهمة سهلة ، لأن حقيقة أننا مدمجون في قرص مجرتنا يعني أننا لا نستطيع رؤيتها مباشرة.
ولكن بفضل تقنية تم اختبارها عبر الزمن تسمى اختلاف المنظر المثلثي ، تمكن فريق من علماء الفلك من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي (MPIfR) في بون بألمانيا ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) مؤخرًا من قياس المسافة إلى الجانب المقابل من مجرة درب التبانة. بصرف النظر عن كونه أول تاريخي ، فقد ضاعف هذا الإنجاز تقريبًا الرقم القياسي السابق لقياسات المسافة داخل مجرتنا.
ظهرت الدراسة التي وصفت هذا الإنجاز بعنوان "رسم خرائط الهيكل الحلزوني على الجانب البعيد من درب التبانة" ، في المجلة علم. استشار الفريق ، بقيادة ألبرتو سانا ، الباحث في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي ، بيانات من مصفوفة خط الأساس الطويلة جدًا (VLBA) التابعة لمرصد الراديو الفلكي الوطني لتحديد المسافة إلى منطقة تشكل النجوم على الجانب الآخر من مجرتنا .
للقيام بذلك ، اعتمد الفريق على تقنية تم تطبيقها أولاً بواسطة Freidrich Wilhelm Bessel في عام 1838 لقياس المسافة إلى النجم 61 Cygni. تُعرف هذه التقنية ، المعروفة باسم اختلاف المنظر المثلثي ، بمشاهدة جسم من جوانب متقابلة لمدار الأرض حول الشمس ، ثم قياس زاوية التحول الظاهري في الجسم. بهذه الطريقة ، يستطيع الفلكيون استخدام علم المثلثات البسيط لحساب المسافة إلى ذلك الجسم.
باختصار ، كلما صغرت الزاوية المقاسة ، زادت المسافة إلى الجسم. تم تنفيذ هذه القياسات باستخدام بيانات من مسح Bar and Spiral Structure Legacy (BeSSeL) ، الذي تم تكريمه على شرف Freidrich Wilhelm Bessel. ولكن في حين اضطر بيسيل ومعاصروه إلى قياس اختلاف المنظر باستخدام الأدوات الأساسية ، فإن VLBA لديه عشرة هوائيات طبق موزعة عبر أمريكا الشمالية وهاواي ومنطقة البحر الكاريبي.
مع وجود مثل هذه الصفيف تحت تصرفه ، فإن VLBA قادر على قياس أوجه الاختلاف بألف مرة من دقة تلك التي يقوم بها علماء الفلك في زمن Bessel. وبدلاً من أن تكون VLBA محصورة في أنظمة النجوم القريبة ، فهي قادرة على قياس الزوايا الضئيلة المرتبطة بالمسافات الكونية الشاسعة. كما أوضح سانا في بيان صحفي صدر مؤخرا عن MPIfR:
"باستخدام VLBA ، يمكننا الآن تحديد مدى مجرتنا بدقة. تقع معظم النجوم والغازات في مجرتنا ضمن هذه المسافة المقاسة حديثًا من الشمس. مع VLBA ، لدينا الآن القدرة على قياس المسافات الكافية لتتبع الأذرع الحلزونية للمجرة بدقة ومعرفة أشكالها الحقيقية ".
قامت ملاحظات VLBA ، التي أجريت في 2014 و 2015 ، بقياس المسافة إلى منطقة تشكيل النجوم المعروفة باسم G007.47 + 00.05. مثل جميع المناطق المكونة للنجوم ، تحتوي هذه المنطقة على جزيئات من الماء والميثانول ، والتي تعمل كمضخمات طبيعية للإشارات الراديوية. وينتج عن ذلك masers (مكافئ الموجات الراديوية لليزر) ، وهو تأثير يجعل الإشارات اللاسلكية تبدو مشرقة ويمكن ملاحظتها بسهولة باستخدام التلسكوبات الراديوية.
تقع هذه المنطقة بالذات على بعد 66000 سنة ضوئية من الأرض وعلى الجانب المقابل من درب التبانة ، بالنسبة إلى نظامنا الشمسي. الرقم القياسي السابق لقياس المنظر كان حوالي 36000 سنة ضوئية ، تقريبًا 11000 سنة ضوئية أبعد من المسافة بين نظامنا الشمسي ومركز مجرتنا. كما أوضح سانا ، فإن هذا الإنجاز في علم الفلك الراديوي سيمكن من إجراء عمليات مسح تصل إلى أبعد بكثير من الدراسات السابقة:
"تقع معظم النجوم والغازات في مجرتنا ضمن هذه المسافة المقاسة حديثًا من الشمس. مع VLBA ، لدينا الآن القدرة على قياس المسافات الكافية لتتبع الأذرع الحلزونية للمجرة بدقة ومعرفة أشكالها الحقيقية ".
توجد مئات المناطق المكونة للنجوم داخل مجرة درب التبانة. ولكن كما أوضح كارل مينتين - عضو MPIfR ومؤلف مشارك في الدراسة - فإن هذه الدراسة كانت مهمة بسبب مكان هذه الدراسة. وقال: "لذا لدينا الكثير من" العلامات المميزة "لاستخدامها في مشروع رسم الخرائط". "لكن هذا واحد خاص: النظر على طول الطريق عبر درب التبانة ، بعد مركزه ، الخروج إلى الجانب الآخر."
في السنوات القادمة ، يأمل سانا وزملاؤه في إجراء ملاحظات إضافية على G007.47 + 00.05 ومناطق تشكيل النجوم البعيدة الأخرى في درب التبانة. في نهاية المطاف ، الهدف هو اكتساب فهم كامل لمجرتنا ، وهي دقيقة لدرجة أن العلماء سيتمكنون أخيرًا من وضع قيود دقيقة على حجمها وكتلتها وإجمالي عدد نجومها.
مع وجود الأدوات اللازمة في متناول اليد ، يقدر Sanna وفريقه أن الصورة الكاملة لدرب التبانة يمكن أن تكون متاحة في حوالي عشر سنوات. تخيل ذلك! ستتمكن الأجيال القادمة من دراسة مجرة درب التبانة بنفس السهولة الموجودة في درب مجاور ، والتي يمكنهم رؤيتها على الحافة. أخيرًا ، كل انطباعات هؤلاء الفنانين عن درب التبانة ستكون على نطاق واسع!
