معظم المجرات الكبيرة في الوقت الحاضر عبارة عن حلزونات ، تظهر قرصًا يحيط بانتفاخ مركزي. ومن الأمثلة الشهيرة مجرتنا درب التبانة أو مجرة المرأة المسلسلة. متى وكيف تشكلت هذه المجرات الحلزونية؟ لماذا يمثل الغالبية العظمى منهم انتفاخًا مركزيًا هائلاً؟
يقدم فريق دولي من علماء الفلك [1] إجابات مقنعة جديدة على هذه الأسئلة الأساسية. لهذا ، فهم يعتمدون على مجموعة بيانات واسعة من ملاحظات المجرات المأخوذة باستخدام العديد من التلسكوبات الفضائية والأرضية. على وجه الخصوص ، استخدموا على مدار عامين ، العديد من الأدوات على تلسكوب كبير جدًا التابع لـ ESO.
من بين أمور أخرى ، كشفت أرصادهم أن ما يقرب من نصف النجوم الحالية تشكلت في الفترة ما بين 8000 و 4000 مليون سنة ، معظمها في انفجار عرضي لتكوين نجم مكثف يحدث في مجرات الأشعة تحت الحمراء المضيئة.
من هذا الدليل وغيره ، ابتكر علماء الفلك سيناريو مبتكرًا أطلق عليه اسم 'إعادة البناء اللولبي'. يزعمون أن معظم المجرات الحلزونية الحالية هي نتيجة حدث واحد أو عدة أحداث اندماج. إذا تم تأكيد هذا السيناريو الجديد ، فقد يحدث ثورة في الطريقة التي يعتقد بها علماء الفلك أن المجرات تشكلت.
أسطول من المعدات
كيف ومتى تشكلت المجرات؟ كيف ومتى تشكلت النجوم في هذه الجزر الأكوان؟ لا تزال هذه الأسئلة تشكل تحديًا كبيرًا لعلماء الفلك في الوقت الحاضر.
تقدم نتائج رصد الخطوط الأمامية التي تم الحصول عليها باستخدام أسطول من التلسكوبات الأرضية والفضائية بواسطة فريق دولي من علماء الفلك [1] رؤى جديدة حول هذه القضايا الأساسية.
لهذا ، شرعوا في دراسة طموحة طويلة المدى عند أطوال موجية مختلفة لـ 195 مجرة مع انزياح أحمر [2] أكبر من 0.4 ، أي تقع على بعد أكثر من 4000 مليون سنة ضوئية. تمت دراسة هذه المجرات باستخدام تلسكوب كبير جدًا تابع لـ ESO ، بالإضافة إلى تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا / وكالة الفضاء الأوروبية ، والقمر الصناعي التابع لمرصد الفضاء بالأشعة تحت الحمراء التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ISO) والمصفوفة الكبيرة جدًا من NRAO.
باستخدام التلسكوب الكبير جدًا ، تم إجراء الملاحظات على Antu و Kueyen على مدار عامين باستخدام الأدوات شبه المزدوجة FORS1 و FORS2 في المرئي و ISAAC في الأشعة تحت الحمراء. في كلتا الحالتين ، كان من الضروري الاعتماد على القدرات الفريدة لـ VLT للحصول على أطياف عالية الجودة بالدقة المطلوبة.
أسطول من النتائج
من مجموعة بياناتهم الواسعة ، يمكن لعلماء الفلك استخلاص عدد من الاستنتاجات المهمة.
أولاً ، بناءً على لمعان الأشعة تحت الحمراء القريبة للمجرات ، استنتجوا أن معظم المجرات التي درسوها تحتوي على ما بين 30000 و 300000 مليون ضعف كتلة الشمس على شكل نجوم. هذا يمثل تقريبًا عاملًا بمقدار 0.2 إلى 2 من مقدار الكتلة المحبوسة في النجوم في مجرتنا درب التبانة.
ثانيًا ، اكتشفوا أنه خلافًا للكون المحلي حيث تُعتبر مجرات الأشعة تحت الحمراء المضيئة (LIRGs ؛ [3]) كائنات نادرة جدًا ، عند انزياح أحمر من 0.4 إلى 1 ، أي منذ 4000 إلى 8000 مليون سنة ، أي ما يقرب من سدس من المجرات اللامعة كانت LIRGs.
نظرًا لأنه يُعتقد أن هذه الفئة الغريبة من المجرات تمر بمرحلة نشطة جدًا من تكوين النجوم ، مع حدوث مضاعفة للكتلة النجمية في أقل من 1000 مليون سنة ، فإن وجود مثل هذا الجزء الكبير من LIRGs في الكون الماضي عواقب مهمة على معدل التكوين الكلي للنجوم.
وكما صرح فرانوس هامر (مرصد باريس ، فرنسا) ، قائد الفريق: 'لقد قادنا بالتالي إلى استنتاج أنه خلال الفترة الزمنية من حوالي 8000 مليون إلى 4000 مليون سنة مضت ، حولت المجرات ذات الكتلة المتوسطة حوالي نصف مجراتها. الكتلة الكلية إلى النجوم. علاوة على ذلك ، يجب أن يكون هذا التكوين النجمي قد حدث في رشقات نارية شديدة عندما كانت المجرات تنبعث منها كمية هائلة من الأشعة تحت الحمراء وظهرت على شكل مجموعات LIRG.
يمكن تأمين نتيجة أخرى باستخدام الأطياف التي تم الحصول عليها باستخدام التلسكوب الكبير جدًا: قام علماء الفلك بقياس الوفرة الكيميائية في العديد من المجرات المرصودة (PR Photo 02a / 05). وجدوا أن المجرات ذات الانزياحات الحمراء الكبيرة تظهر أن وفرة الأكسجين أقل مرتين من الحلزونات الحالية. نظرًا لأن النجوم هي التي تنتج الأكسجين في المجرة ، فإن هذا يدعم مرة أخرى حقيقة أن هذه المجرات كانت تعمل بنشاط على تكوين النجوم في الفترة ما بين 8000 و 4000 مليون سنة ماضية.
ولأنه يعتقد أن تصادمات المجرات وعمليات الاندماج تلعب دورًا مهمًا في إطلاق مثل هذه المراحل من نشاط تكوين النجوم المعزز ، تشير هذه الملاحظات إلى أن اندماج المجرات لا يزال يحدث كثيرًا منذ أقل من 8000 مليون سنة.
إعادة البناء الحلزوني
تتوافق القصة التي كشفت عنها هذه الملاحظات مع ما يسمى بسيناريو 'الدمج الهرمي للمجرات' ، الموجود في الأدبيات منذ حوالي 20 عامًا. وفقًا لهذا النموذج ، تندمج المجرات الصغيرة لبناء مجرات أكبر. كما يشير Fran؟ ois Hammer: “في السيناريو الحالي ، كان من المفترض عادة أن المجرة المندمجة قد توقفت تقريبًا منذ 8000 مليون سنة. تظهر مجموعتنا الكاملة من الملاحظات أن هذا أبعد ما يكون عن الواقع. في الأربعة آلاف مليون سنة التالية ، لا تزال المجرات مندمجة لتشكل الحلزونات الكبيرة التي نلاحظها في الكون المحلي '.
لحساب كل هذه الخصائص ، ابتكر علماء الفلك سيناريو جديدًا لتشكيل المجرة ، يتألف من ثلاث مراحل رئيسية: حدث اندماج ، وطور مجرة مضغوطة ، ومرحلة 'نمو القرص' (انظر PR Photo 02b / 05).
بسبب الجوانب الفريدة لهذا السيناريو ، حيث تتعطل المجرات الكبيرة لأول مرة من خلال اصطدام كبير لتولد مرة أخرى لاحقًا كمجرة حلزونية حاليًا ، أطلق علماء الفلك منطقًا إلى حد ما على تسلسلها التطوري ، 'إعادة بناء المجرة الحلزونية'.
على الرغم من التناقض مع وجهات النظر القياسية التي تؤكد أن اندماج المجرات ينتج مجرات إهليلجية بدلاً من المجرات الحلزونية ، يؤكد علماء الفلك أن سيناريوهم يتوافق مع الكسور المرصودة لأنواع مختلفة من المجرات ويمكنه تفسير جميع الملاحظات.
يمكن للسيناريو الجديد أن يفسر بالفعل تكوين حوالي ثلاثة أرباع المجرات الحلزونية الحالية ، تلك ذات الانتفاخ المركزي الهائل. سوف تنطبق على سبيل المثال على مجرة المرأة المسلسلة ولكن ليس على درب التبانة الخاصة بنا. يبدو أن مجرتنا نجت بطريقة ما من الاصطدامات الكبرى في آخر آلاف الملايين من السنين.
مزيد من الملاحظات ، لا سيما مع أداة FLAMES على VLT ، ستظهر ما إذا كانت المجرات الحلزونية هي بالفعل أنظمة ولدت من جديد حديثًا نسبيًا تم إنشاؤها من أحداث اندماج كبرى.
معلومات اكثر
تم نشر البحث المقدم في هذا البيان الصحفي في المجلة الفلكية الرائدة علم الفلك والفيزياء الفلكية ، المجلد. 430 (1). الورقة ('هل تشكلت معظم اللوالب الحالية خلال آخر 8 جيرز؟ - تاريخ تشكيل مع حلقات عنيفة تم الكشف عنها بواسطة ملاحظات بانكروماتية' بقلم F. Hammer et al.) متوفرة بتنسيق PDF من موقع الويب A & A.
ملحوظات
[1]: يتكون الفريق من فران أويس هامر وهيكتور فلوريس (مرصد باريس ، ميودون ، فرنسا) ، ديفيد إلباز (سي إيه ساكلاي ، فرنسا) ، زيان زونج زينج (مرصد باريس ، ميودون ، فرنسا وماكس- Planck Instiut f؟ R Astronomie ، ألمانيا) ، و Yan-Chun Liang (Observatoire de Paris ، Meudon ، فرنسا والمراصد الفلكية الوطنية ، الصين) وكاثرين سيزارسكي (ESO ، Garching ، ألمانيا).
[2]: في علم الفلك ، يشير الانزياح الأحمر إلى الكسر الذي يتم من خلاله إزاحة الخطوط في طيف الجسم تجاه أطوال موجية أطول. يوفر الانزياح الأحمر المرصود لمجرة بعيدة تقديرًا لبعدها. تستند المسافات والأعمار المشار إليها في هذا النص على عمر الكون البالغ 13.700 مليون سنة.
[3]: مجرات الأشعة تحت الحمراء المضيئة (LIRGs) هي مجموعة فرعية من المجرات التي يزيد لمعانها تحت الأحمر عن 100،000 مليون مرة من لمعان شمسنا. تم اكتشافها لأول مرة كفئة بواسطة القمر الصناعي ESA ISO ويعتقد أنها مجرات تخضع لتشكيل نجمي محسّن.
المصدر الأصلي: بيان صحفي ESO
