رصيد الصورة: NRAO
قام فريق من علماء الفلك باستخدام تلسكوب روبرت سي بيرد جرين بانك (GBT) التابع لمؤسسة العلوم الوطنية بعمل أول اكتشاف حاسم لما يبدو أنه لبنات البناء المتبقية لتشكيل المجرات - سحب الهيدروجين المحايدة - التي تحوم حول مجرة أندروميدا ، الواقعة في ال كوكبة أندروميدا ، أقرب مجرة حلزونية كبيرة إلى مجرة درب التبانة.
قد يساعد هذا الاكتشاف العلماء على فهم بنية وتطور مجرة درب التبانة وجميع المجرات الحلزونية. قد يساعد أيضًا في تفسير سبب حرمان بعض النجوم الشابة في المجرات الناضجة بشكل مدهش من العناصر الثقيلة التي يحتويها معاصروها.
'يُعتقد أن المجرات العملاقة ، مثل أندروميدا ومجرة درب التبانة الخاصة بنا ، تتشكل من خلال عمليات اندماج متكررة مع مجرات أصغر ومن خلال تراكم أعداد هائلة من' السحب 'ذات الكتلة الأقل - وهي أجسام مظلمة تفتقر إلى النجوم وحتى أصغر من أن نطلق عليها المجرات قال ديفيد إيه ثيلكر من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور بولاية ماريلاند. 'تتنبأ الدراسات النظرية بأن عملية نمو المجرات هذه مستمرة حتى اليوم ، لكن علماء الفلك لم يتمكنوا من اكتشاف' كتل البناء 'ذات الكتلة المنخفضة المتوقعة التي تقع في المجرات القريبة ، حتى الآن'.
نُشر بحث Thilker في مجلة Astrophysical Journal Letters. ومن بين المساهمين الآخرين: روبرت براون من مؤسسة هولندا للأبحاث في علم الفلك. رينيه أ. والتربوس من جامعة ولاية نيو مكسيكو ؛ إدفيج كوربيلي من Osservatorio Astrofisico di Arcetri في إيطاليا ؛ فيليكس جيه لوكمان ورونالد مادالينا من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO) في جرين بانك ، فيرجينيا الغربية ؛ وإدوارد مورفي من جامعة فيرجينيا.
تشكلت مجرة درب التبانة وأندروميدا منذ عدة مليارات من السنين في حي كوني مليء بالمواد الخام المجرية - من بينها الهيدروجين والهيليوم والمادة المظلمة الباردة كانت مكونات أساسية. حتى الآن ، ربما التهمت المجرتان معظم هذه المواد الخام ، لكن علماء الفلك يشكون في أن بعض الغيوم البدائية لا تزال تطفو بحرية.
كشفت الدراسات السابقة عن عدد من سحب الهيدروجين الذري المحايد بالقرب من مجرة درب التبانة ولكنها ليست جزءًا من قرصها. تمت الإشارة إلى هذه السحب في البداية باسم السحب عالية السرعة (HVCs) عندما تم اكتشافها لأول مرة لأنها بدت وكأنها تتحرك بسرعات يصعب التوفيق بينها وبين دوران المجرة.
كان العلماء غير متأكدين مما إذا كانت HVCs تتكون من اللبنات الأساسية لمجرة درب التبانة التي نجت حتى الآن من الالتقاط ، أو إذا تتبعوا الغاز المتسارع إلى سرعات غير متوقعة من خلال العمليات النشطة (المستعرات الأعظمية المتعددة) داخل مجرة درب التبانة. يعزز اكتشاف الغيوم المماثلة المرتبطة بمجرة المرأة المسلسلة حالة أن بعض هذه HVCs هي بالفعل لبنات بناء مجرية.
يمكن لعلماء الفلك استخدام التلسكوبات الراديوية لاكتشاف الإشعاع المميز البالغ 21 سم المنبعث بشكل طبيعي من الهيدروجين الذري المحايد. تكمن الصعوبة الكبيرة في تحليل وحدات البناء المجرية منخفضة الكتلة في أن انبعاثها الراديوي الطبيعي ضعيف للغاية. حتى الأقرب إلينا ، الغيوم التي تدور حول مجرتنا ، يصعب دراستها بسبب عدم اليقين الشديد في المسافة. قال ثيلكر: 'نحن نعلم أن مجرة درب التبانة HVCs قريبة نسبيًا ، ولكن تحديد مدى قربها بالتحديد أمر صعب للغاية'.
كانت المحاولات السابقة للعثور على أقمار صناعية مفقودة حول مجرات خارجية على مسافات معروفة باءت بالفشل بسبب الحاجة إلى أداة حساسة للغاية قادرة على إنتاج صور عالية الدقة ، حتى بالقرب من مصدر ساطع مثل مجرة المرأة المسلسلة.
قد يعتبر المرء أن هذه المهمة مشابهة للتمييز البصري للشمعة الموضوعة بجوار بقعة ضوء. واجه التصميم الجديد لـ GBT الذي تم تكليفه مؤخرًا هذه التحديات ببراعة ، وأعطى علماء الفلك أول نظرة على الحي المزدحم حول أندروميدا.
تم استهداف مجرة المرأة المسلسلة لأنها أقرب مجرة حلزونية ضخمة. قال ثيلكر: 'بمعنى ما ، يصبح الأغنياء أكثر ثراءً ، حتى في الفضاء'. 'إذا تساوت كل العوامل الأخرى ، يتوقع المرء أن يجد عددًا أكبر من الغيوم البدائية بالقرب من مجرة حلزونية كبيرة أكثر من تلك الموجودة بالقرب من مجرة قزمة صغيرة ، على سبيل المثال. هذا يجعل أندروميدا مكانًا جيدًا للنظر ، لا سيما بالنظر إلى قربها النسبي - على بعد 2.5 مليون سنة ضوئية فقط من الأرض. '
ما كان GBT قادرًا على تحديده كان مجموعة مكونة من 20 سحابة هيدروجينية محايدة منفصلة ، جنبًا إلى جنب مع مكون خيطي ممتد ، يعتقد علماء الفلك أنهما مرتبطان بـ أندروميدا. هذه الأجسام ، على ما يبدو تحت تأثير الجاذبية لهالة أندروميدا ، يُعتقد أنها السحب الغازية للأقمار الصناعية 'المفقودة' (التي تهيمن عليها المادة المظلمة) وبقاياها المدمجة. تم العثور عليها في حدود 163000 سنة ضوئية من أندروميدا.
تنبأت النماذج الكونية المفضلة بوجود هذه الأقمار الصناعية ، ويمكن أن يفسر اكتشافها بعض 'المادة المظلمة الباردة' المفقودة في الكون. أيضًا ، التأكيد على أن هذه الأجسام منخفضة الكتلة موجودة في كل مكان حول المجرات الأكبر يمكن أن يساعد في حل لغز سبب تشابه النجوم الشابة ، المعروفة باسم نجوم G-dwarf ، كيميائيًا مع تلك التي تطورت منذ مليارات السنين.
مع تقدم المجرات في العمر ، فإنها تطور تركيزات أكبر من العناصر الثقيلة التي تكونت من التفاعلات النووية في قلب النجوم وفي الانفجارات الكارثية للمستعرات الأعظمية. أدت هذه الانفجارات إلى خروج عناصر ثقيلة إلى المجرة ، والتي تتحول بعد ذلك إلى كواكب ويتم التقاطها في الجيل التالي من النجوم.
ومع ذلك ، يُظهر التحليل الطيفي والقياسي الضوئي للنجوم الفتية في مجرة درب التبانة والمجرات الأخرى أن هناك عددًا معينًا من النجوم الشابة خالية بشكل مدهش من العناصر الثقيلة ، مما يجعلها تشبه النجوم التي كان من المفترض أن تكون قد تشكلت في المراحل الأولى من تطور المجرات .
قال مورفي: 'إحدى طرق تفسير هذا الشذوذ الغريب هو الحصول على مصدر جديد من المواد المجرية الخام التي يمكن من خلالها تكوين نجوم جديدة'. 'نظرًا لأن السحب عالية السرعة قد تكون لبنات البناء المتبقية لتكوين المجرات ، فإنها تحتوي على تركيزات نقية تقريبًا من الهيدروجين ، وخالية في الغالب من المعادن الثقيلة التي تبذر المجرات القديمة.' وبالتالي ، فإن اندماجهم في مجرات كبيرة يمكن أن يفسر كيفية توفر مادة جديدة لتشكيل نجوم G-dwarf.
مجرة المرأة المسلسلة ، المعروفة أيضًا باسم M31 ، هي واحدة من عدد قليل من المجرات التي يمكن رؤيتها من الأرض بالعين المجردة ، ويُنظر إليها على أنها لطخة خافتة في كوكبة المرأة المسلسلة. عند النظر إليها من خلال تلسكوب متواضع ، تكشف أندروميدا أيضًا أن لديها مجرتين قزميتين بارزتين للأقمار الصناعية ، والمعروفين باسم M32 و M110. هذه الأقزام ، جنبًا إلى جنب مع الغيوم التي درسها Thilker والمتعاونون معه ، محكوم عليها بالاندماج في نهاية المطاف مع أندروميدا. تشكل مجرة درب التبانة و M33 ومجرة أندروميدا بالإضافة إلى حوالي 40 من الرفقاء القزمين ما يُعرف باسم 'المجموعة المحلية'.
اليوم ، ربما تكون أندروميدا هي المجرة الأكثر دراسة بخلاف مجرة درب التبانة. في الحقيقة ، الكثير من الأشياء التي نعرفها عن طبيعة المجرات مثل درب التبانة تم تعلمها من خلال دراسة أندروميدا ، حيث أن السمات العامة لمجرتنا تتخفى من خلال وجهة نظرنا الداخلية. قال مورفي: 'في هذه الحالة ، أندروميدا هي نظير جيد لمجرة درب التبانة'. توضح الصورة. يشبه العيش داخل مجرة درب التبانة محاولة تحديد شكل منزلك من الداخل ، دون الخروج إلى الخارج. ومع ذلك ، إذا نظرت إلى منازل الجيران ، يمكنك أن تشعر بالشكل الذي قد يبدو عليه منزلك '.
GBT هو أكبر تلسكوب لاسلكي في العالم يمكن توجيهه بالكامل.
المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي هو مرفق تابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، ويتم تشغيله بموجب اتفاقية تعاونية من قبل Associated Universities، Inc.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لـ NRAO