مرکز کهکشان راه شیری را با دقتی سه‌بعدی بررسی کنیم

این سیاه‌چاله جرمی معادل حدود ۴ میلیون برابر خورشید ما دارد و نیروی گرانشی عظیمی تولید می‌کند که کل ناحیه اطراف را تحت تأثیر قرار می‌دهد. هسته‌ی کهکشان توسط منطقه‌ای از گاز، غبار و پرتوها احاطه شده است؛ جایی که ستارگان در ابرهای مولکولی عظیم متولد می‌شوند و در انفجارهای ابرنواختری چشمگیر از بین می‌روند. همچنین این ناحیه محل قرارگیری “منطقه مولکولی مرکزی” (Central Molecular Zone – CMZ) است؛ منطقه‌ای وسیع و پرآشوب که ماده‌ی بین‌ستاره‌ای و میدان‌های مغناطیسی قدرتمند را در خود جای داده است. این ناحیه همچون یک موتور کیهانی عمل می‌کند: از یک سو موجب شکل‌گیری ستارگان جدید می‌شود و از سوی دیگر، بقایای ستارگان کهن را حفظ می‌کند، و در نتیجه، چشم‌اندازی همواره در حال تغییر را در قلب کهکشان پدید می‌آورد.

گروهی از پژوهشگران دانشگاه کنتیکت (UConn) به سرپرستی دانشیار «کارا باترزبی» موفق به ساخت یک مدل سه‌بعدی جامع از منطقه CMZ در کهکشان راه شیری شده‌اند؛ جایی که گاز از صفحه‌ی کهکشان یا به مرکز کهکشان جذب می‌شود و ستارگان را شکل می‌دهد، یا مستقیماً سیاه‌چاله‌ی کمان ای را تغذیه می‌کند. با آنکه CMZ تنها منطقه‌ای از این نوع است که می‌توان آن را با جزئیات مطالعه کرد، بررسی آن چالش‌های فراوانی دارد؛ زیرا ما دید مستقیمی از بالا به آن نداریم و فقط از کنار و از میان لایه‌های متراکم گاز، غبار و ستارگان می‌توانیم آن را مشاهده کنیم، که این کار درک زمان و چگونگی رسیدن ماده به سیاه‌چاله مرکزی را دشوار می‌سازد.

برای ساخت مدل CMZ، این تیم تحقیقاتی در حال گردآوری فهرستی جامع از ابرهای مولکولی این ناحیه است و ویژگی‌های فیزیکی آن‌ها مانند جرم، دما و سرعت را اندازه‌گیری می‌کند. با استفاده از این داده‌ها، می‌توانند تشخیص دهند که کدام ابرها به سوی سیاه‌چاله در حرکت‌اند و کدام‌یک در حال گردش به دور آن هستند. آن‌ها همچنین ساختارهای کوچک‌تر درون CMZ را بررسی می‌کنند، از جمله ابرهای مولکولی‌ای که احتمالاً محل تولد ستارگان جدید هستند. با تحلیل ویژگی‌های این ابرها و موقعیت آن‌ها نسبت به مرکز کهکشانی، پژوهشگران در تلاش‌اند تا درک بهتری از چگونگی تنظیم جریان گاز توسط CMZ به‌دست آورند.

این تیم همچنین روش‌های جدیدی برای اندازه‌گیری میزان نوری که توسط ابرهای مولکولی مسدود می‌شود، توسعه داده‌اند که به آن‌ها کمک می‌کند تشخیص دهند این ابرها در جلوی مرکز کهکشان قرار دارند یا پشت آن. آن‌ها با مدل‌سازی داده‌ها و مقایسه با مدل‌های پیشین CMZ دریافتند که مدل‌های قبلی فاقد پیچیدگی لازم برای درک حرکت ابرها بودند. مدل جدیدی که آن‌ها ارائه کرده‌اند و بر پایه‌ی بیضی ساده‌ای است، نسبت به مدل‌های گذشته تطابق بهتری با داده‌ها دارد. این پژوهشگران اکنون مشغول نگارش مقاله‌ای جدید هستند که هدف آن ساخت مدلی دقیق‌تر از CMZ با استفاده از اطلاعات موجود درباره‌ی موقعیت ابرها نسبت به کمان ای و به‌روزرسانی مدل با داده‌های جدید است.

دانشجوی دکترای تیم، «دنی لیپمن»، می‌گوید:
«علم مدرن امری مشارکتی است، بنابراین انتشار کدهای ما بخشی مهم از همکاری با جامعه‌ی علمی و فراهم‌کردن منابعی برای دانشمندان و دانشجویان جدید است که مشتاق پاسخ دادن به این پرسش‌ها هستند.»

این پژوهش دیدگاه تازه‌ای نسبت به دینامیک هسته‌ی کهکشان ما ارائه می‌دهد و روشنایی تازه‌ای بر جریان‌های پیچیده‌ی گاز می‌تاباند که محیط پیرامون سیاه‌چاله‌ی کمان ای را شکل می‌دهند. با تداوم اصلاح مدل سه‌بعدی خود و همکاری با جامعه‌ی علمی گسترده‌تر، این پژوهشگران نه‌تنها به فهم بهتر CMZ کمک می‌کنند، بلکه مسیر را برای کشفیات آینده نیز هموار می‌سازند.