کهکشان گرداب (Whirlpool Galaxy) | معرفی، ویژگی‌ها، فاصله از زمین و تصاویر فضایی

به گزارش شفق نیوز، کهکشان گرداب با نام علمی M51 و شناسه NGC 5194، یک کهکشان مارپیچی است که در صورت فلکی تازی‌های شکاری قرار دارد. این کهکشان به همراه همدم کوچک‌تر خود، NGC 5195، سامانه‌ای برهم‌کنش‌کننده را تشکیل می‌دهد و شکل بازوهای آن تا حد زیادی تحت تاثیر کشش گرانشی همین همدم قرار گرفته است. داده‌های ناسا، M51 را در فاصله حدود 31 میلیون سال نوری از زمین قرار می‌دهند و قدر ظاهری آن را 8.4 اعلام می‌کنند.

M51 از آن جهت برای اخترشناسان اهمیت دارد که تقریبا از روبه‌رو دیده می‌شود. این وضعیت هندسی باعث شده دیسک کهکشان، بازوهای مارپیچی، نوارهای غبار و نواحی فعال تشکیل ستاره با جزئیات مناسبی بررسی شوند. تصاویر تلسکوپ فضایی هابل نیز نشان می‌دهند که بازوهای مارپیچی M51 فقط مجموعه‌ای از ستاره‌ها نیستند؛ گاز، غبار و نواحی تشکیل ستاره در امتداد آنها توزیع شده‌اند.

مشخصات کلی کهکشان گرداب

• نام: کهکشان گرداب
• نام علمی: M51
• شناسه دیگر: NGC 5194
• نوع: کهکشان مارپیچی با طراحی مشخص
• صورت فلکی: تازی‌های شکاری
• فاصله از زمین: حدود 31 میلیون سال نوری
• قدر ظاهری: 8.4
• همدم کهکشانی: NGC 5195
• قطر گزارش‌شده: حدود 87 هزار سال نوری
• زمان کشف توسط شارل مسیه: 1773
• رصد ساختار مارپیچی توسط ویلیام پارسونز: 1845

معرفی M51؛ مشخصات کلی کهکشان گرداب

M51 یک کهکشان مارپیچی با ساختار مشخص و دو بازوی اصلی خمیده است. شناسه M51 از فهرست اجرام آسمانی شارل مسیه گرفته شده و NGC 5194 نام ثبت‌شده آن در فهرست عمومی جدید است. کهکشان کوچک مجاور نیز NGC 5195 نام دارد. این دو جرم در تصاویر تلسکوپی به شکل یک زوج کهکشانی دیده می‌شوند، اما از نظر اندازه و ساختار یکسان نیستند.

ناسا در صفحه فعلی معرفی کهکشان گرداب، فاصله آن را 31 میلیون سال نوری، قدر ظاهری را 8.4 و نوع جرم را «کهکشان مارپیچی» ثبت کرده است. یک داده تصویری هابل نیز قطر زاویه‌ای سامانه را حدود 9.6 دقیقه قوسی و گستره ثبت‌شده را حدود 87 هزار سال نوری اعلام می‌کند. در منابع قدیمی‌تر ناسا اعداد دیگری مانند 23، 25 یا 30 میلیون سال نوری نیز دیده می‌شود. این اختلاف به روش‌های اندازه‌گیری فاصله و به‌روزرسانی داده‌های اخترشناسی مربوط است؛ برای مقاله حاضر، رقم 31 میلیون سال نوری از صفحه فعلی کاتالوگ ناسا مبنا قرار گرفته است.

در بخش مرکزی M51 تراکم ستاره‌ای بسیار زیاد است. تصاویر هابل از مرکز کهکشان، نواحی غبارآلود و هسته‌ای فشرده را نشان داده‌اند. بررسی‌های هابل همچنین وجود یک سیاهچاله پرجرم در ناحیه مرکزی را مورد مطالعه قرار داده‌اند و نوارهای غبار در اطراف هسته در طول موج‌های مختلف قابل مشاهده هستند.

کهکشان گرداب در کدام بخش آسمان قرار گرفته است؟

M51 در صورت فلکی تازی‌های شکاری قرار دارد. این صورت فلکی در بخش شمالی آسمان دیده می‌شود و موقعیت M51 به اندازه‌ای نزدیک به انتهای دسته دب اکبر است که می‌توان از ستاره‌های همین صورت فلکی برای پیدا کردن محدوده آن استفاده کرد. ناسا مختصات ثبت‌شده برای مرکز M51 را حدود 13 ساعت و 29 دقیقه و 52 ثانیه بعد از صعود مستقیم و 47 درجه و 11 دقیقه و 41 ثانیه میل شمالی اعلام کرده است.

موقعیت M51 روی آسمان باعث شده این جرم برای رصدگران نیمکره شمالی اهمیت عملی داشته باشد. با این حال، دیده شدن آن با چشم غیرمسلح ممکن نیست و حتی با دوربین دوچشمی نیز به صورت لکه‌ای کم‌نور دیده می‌شود. جزئیات بازوهای مارپیچی در شرایط مناسب به ابزار نوری بزرگ‌تر نیاز دارد. ناسا در راهنمای رصدی خود اشاره کرده است که M51 با دوربین دوچشمی قابل مشاهده است، اما ظاهر پیچیده‌ای که در تصاویر هابل می‌بینیم حاصل توان تفکیک تلسکوپ‌های بزرگ است.

فاصله کهکشان گرداب تا زمین

بر اساس صفحه فعلی کاتالوگ اجرام مسیه در ناسا، فاصله M51 تا زمین حدود 31 میلیون سال نوری است. به بیان دیگر، نوری که اکنون از M51 دریافت می‌کنیم حدود 31 میلیون سال در فضا حرکت کرده تا به زمین برسد. بنابراین تلسکوپ‌ها M51 را همان‌گونه که امروز در آنجا قرار دارد مشاهده نمی‌کنند، بلکه تصویری از گذشته آن را ثبت می‌کنند.

ساختار مارپیچی و بازوهای گسترده M51

ظاهر گردابی M51 از دو بازوی مارپیچی مشخص تشکیل شده است. این بازوها در تصاویر هابل به صورت نوارهای خمیده‌ای از ستاره‌ها، گاز و غبار دیده می‌شوند. در امتداد آنها نواحی صورتی‌رنگ تشکیل ستاره و خوشه‌های آبی‌رنگ ستاره‌های جوان قابل مشاهده است. بخش زردتر مرکز نیز جمعیت‌هایی از ستاره‌های قدیمی‌تر را نشان می‌دهد.

بازوهای M51 را نباید مانند بازوهای یک جسم جامد در نظر گرفت. آنها نواحی متراکم‌تر در دیسک کهکشان هستند که در آنها گاز و غبار می‌تواند فشرده شود. هنگامی که ابرهای گازی تحت تاثیر امواج چگالی فشرده می‌شوند، شرایط برای فروپاشی بخش‌هایی از گاز و شکل‌گیری ستاره‌های جدید فراهم می‌شود. راهنمای ناسا برای M51 همین روند را با عبور ابرهای گاز از موج چگالی و شکل‌گیری ستاره‌های جوان توضیح می‌دهد.

تصاویر هابل همچنین نشان داده‌اند که بخش‌های مختلف بازوها مراحل متفاوتی از چرخه تشکیل ستاره را نشان می‌دهند. ابرهای تاریک گاز و غبار در بخش‌هایی از بازو قرار دارند و در نواحی دیگر، ستاره‌های جوان و داغ با نور آبی دیده می‌شوند. تابش ستاره‌های پرجرم، بادهای ستاره‌ای و انفجارهای ابرنواختری می‌توانند گاز باقی‌مانده در اطراف این ستاره‌ها را تحت تاثیر قرار دهند.

دلیل شکل‌گیری ظاهر گردابی این کهکشان

شکل منظم M51 با برهم‌کنش گرانشی آن با NGC 5195 ارتباط دارد. NGC 5195 کهکشانی کوچک‌تر است که در نزدیکی انتهای یکی از بازوهای M51 دیده می‌شود. بررسی تصاویر هابل نشان می‌دهد این جرم در حال عبور از پشت دیسک M51 بوده و تعامل آن با کهکشان بزرگ‌تر طی صدها میلیون سال بر ساختار دیسک اثر گذاشته است.

کشش گرانشی NGC 5195 می‌تواند موج‌هایی را در دیسک M51 ایجاد کند. این موج‌ها هنگام عبور از نواحی دارای گاز و غبار، ماده را فشرده می‌کنند و همین فشردگی با افزایش تشکیل ستاره در بازوها ارتباط دارد. بنابراین ظاهر گردابی M51 نتیجه چرخش ساده گاز به دور مرکز نیست؛ برهم‌کنش گرانشی میان دو کهکشان در شکل‌گیری و تقویت ساختار بازوها نقش دارد.

در تصاویر فروسرخ تلسکوپ فضایی اسپیتزر نیز نوارهای غبار و توزیع ستاره‌ها در طول موج‌هایی دیده شده‌اند که در نور مرئی تا حدی توسط غبار پنهان می‌شوند. ناسا در بررسی چندطولی‌موجی M51 توضیح داده است که نور فروسرخ امکان مشاهده بخش‌هایی از ساختار غبارآلود کهکشان را فراهم می‌کند که در نور مرئی کم‌رنگ یا پنهان هستند.

کشف کهکشان گرداب توسط اخترشناسان

شارل مسیه M51 را در سال 1773 شناسایی و وارد فهرست اجرام خود کرد. در آن دوره، ماهیت واقعی این جرم برای اخترشناسان روشن نبود و M51 مانند یک لکه نورانی غیرستاره‌ای ثبت می‌شد. ناسا نیز سال 1773 را به عنوان سال کشف M51 توسط مسیه ثبت کرده است.

در سال 1845، ویلیام پارسونز، سومین ارل روس، با تلسکوپ بزرگ خود ساختار مارپیچی M51 را مشاهده و ترسیم کرد. این مشاهده اهمیت تاریخی داشت، زیرا شکل مارپیچی جرم را آشکار کرد؛ هرچند در آن زمان هنوز مشخص نبود چنین اجرامی کهکشان‌هایی مستقل در فاصله‌ای بسیار دور هستند. راهنمای ناسا درباره M51، مشاهده پارسونز در سال 1845 را نقطه مهمی در شناخت ساختار مارپیچی آن معرفی می‌کند.

شناخت ماهیت واقعی کهکشان‌ها در اواخر قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم تغییر کرد. M51 نیز از یک «سحابی مارپیچی» در ادبیات قدیمی به کهکشانی مستقل تبدیل شد. امروزه بررسی آن با تلسکوپ‌های فضایی در طول موج‌های مرئی، فروسرخ و پرتو ایکس اطلاعاتی درباره ستاره‌زایی، غبار، هسته کهکشانی و برهم‌کنش گرانشی آن با NGC 5195 فراهم کرده است.

آیا امکان وجود سیاره‌های قابل سکونت در M51 وجود دارد؟

از نظر علمی، وجود سیاره در M51 امکان‌پذیر است، اما تاکنون هیچ سیاره‌ای در این کهکشان به عنوان جهانی قابل سکونت تایید نشده است. حتی وجود سیاره در M51 نیز هنوز در حد یک نامزد مهم و بحث‌برانگیز باقی مانده است. در سال 2021، پژوهشگران با استفاده از رصدخانه پرتو ایکس چاندرا نشانه‌ای از عبور احتمالی یک جرم سیاره‌ای از مقابل یک سامانه دوتایی پرتو ایکس در M51 گزارش کردند. این جرم با نام M51-ULS-1b مطرح شد.

نامزد سیاره‌ای مورد بحث در حدود 28 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد و در سامانه‌ای شامل یک ستاره معمولی و یک ستاره نوترونی یا سیاهچاله احتمالی جست‌وجو شده است. کاهش پرتو ایکس مشاهده‌شده می‌تواند با عبور یک سیاره از مقابل منبع پرتو ایکس سازگار باشد، اما برای تایید قطعی سیاره به رصدهای بیشتر نیاز است.

شرایط مناسب برای زیست نیز موضوع جداگانه‌ای است. برای ارزیابی سکونت‌پذیری باید ویژگی‌های ستاره میزبان، فاصله سیاره از آن، ترکیب جو، دمای سطح و وجود آب مایع بررسی شود. درباره M51-ULS-1b چنین مجموعه داده‌ای در دست نیست و ناسا آن را «نامزد احتمالی» معرفی کرده است، نه سیاره‌ای تاییدشده با شرایط زیستی مشخص. بنابراین ادعای وجود حیات یا سیاره قابل سکونت در M51 بر اساس داده‌های فعلی قابل تایید نیست.

چگونه می‌توان کهکشان گرداب را در آسمان مشاهده کرد؟

برای پیدا کردن M51 در آسمان، این مراحل کاربردی هستند:

1. ابتدا محدوده صورت فلکی تازی‌های شکاری را پیدا کنید.
2. از محدوده آسمانی نزدیک به دب اکبر برای پیدا کردن مسیر استفاده کنید.
3. رصد را از محل دارای آلودگی نوری کم انجام دهید؛ نور شهر مشاهده اجرام کم‌نور را دشوار می‌کند.
4. با دوربین دوچشمی می‌توان M51 را به صورت لکه‌ای کم‌نور مشاهده کرد.
5. برای تشخیص بهتر ساختار سامانه M51 و NGC 5195، تلسکوپ کوچک مناسب‌تر است.
6. دیدن بازوهای مارپیچی به شکل تصاویر هابل با ابزارهای آماتوری معمول انتظار واقع‌بینانه‌ای نیست.
7. ناسا ماه مه را زمان مناسبی برای پیدا کردن M51 با تلسکوپ کوچک معرفی کرده و درجه دشواری رصد آن را 2 از 3 اعلام کرده است.

سوالات متداول

M51 دقیقا چیست؟
M51 یک کهکشان مارپیچی با نام NGC 5194 است که در صورت فلکی تازی‌های شکاری قرار دارد. NGC 5195 نیز کهکشان کوچک‌تری است که در کنار M51 دیده می‌شود و با آن برهم‌کنش گرانشی دارد.

چرا به M51 کهکشان گرداب می‌گویند؟
این نام به دلیل شکل مارپیچی و دو بازوی خمیده آن انتخاب شده است. ساختار بازوها در تصاویر تلسکوپی حالتی شبیه گرداب ایجاد می‌کند و برهم‌کنش گرانشی با NGC 5195 نیز در شکل‌گیری این ساختار نقش دارد.

فاصله M51 تا زمین چقدر است؟
صفحه فعلی ناسا فاصله M51 را حدود 31 میلیون سال نوری اعلام می‌کند. در منابع قدیمی‌تر ناسا اعداد پایین‌تری مانند 23 میلیون سال نوری نیز دیده می‌شود که به اندازه‌گیری‌های قدیمی‌تر مربوط است.

آیا M51 سیاهچاله دارد؟
رصدهای هابل ساختار هسته M51 و شواهد مربوط به سیاهچاله پرجرم مرکزی را بررسی کرده‌اند. غبار اطراف هسته نیز در تصاویر باعث ایجاد نوارهای تاریک مشخصی شده است.

آیا سیاره‌ای در M51 کشف شده است؟
در سال 2021 شواهدی برای یک نامزد سیاره‌ای با نام M51-ULS-1b گزارش شد، اما این جرم هنوز سیاره‌ای تاییدشده محسوب نمی‌شود. همچنین هیچ مدرک تاییدشده‌ای درباره قابل سکونت بودن آن وجود ندارد.

M51 را می‌توان با دوربین دوچشمی دید؟
بله. ناسا مشاهده M51 را با دوربین دوچشمی ممکن دانسته است، اما با چنین ابزاری بازوهای مارپیچی معمولا مانند تصاویر تلسکوپ فضایی هابل دیده نمی‌شوند.

M51 چه زمانی کشف شد؟
شارل مسیه M51 را در سال 1773 ثبت کرد. ویلیام پارسونز در سال 1845 ساختار مارپیچی آن را با تلسکوپ بزرگ خود مشاهده و ترسیم کرد.

منابع:

science.nasa.gov
space.com