حول مجرة درب التبانة ، هناك عشرات المجرات القزمة التي لا تزال تُمتص ببطء في مجرتنا. تعد هذه المجرات مصدرًا رئيسيًا لاهتمام علماء الفلك لأنها يمكن أن تعلمنا الكثير عن التطور الكوني ، مثل كيفية اندماج المجرات الأصغر بمرور الوقت لإنشاء هياكل أكبر. نظرًا لأنه يُعتقد أنها من بقايا المجرات الأولى في الكون ، فهي أيضًا أقرب إلى 'الحفريات المجرية'.
في الآونة الأخيرة ، لاحظ فريق من علماء الفيزياء الفلكية من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) واحدة من أقدم هذه المجرات (Tucana II) ولاحظوا شيئًا غير متوقع. على حافة المجرة ، لاحظوا النجوم في تكوين يشير إلى أن Tucana II لديه تمديد هالة المادة المظلمة . تشير هذه النتائج إلى أن أقدم المجرات في الكون تحتوي على مادة مظلمة أكثر مما كان يعتقد سابقًا.
قاد البحث طالب تخرج في الفيزياء أنيرود تشيتي من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء ، و Anna Frebel - أستاذ الفيزياء المساعد في التطوير المهني للأسرة في سيلفرمان بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا. انضم إليهم العديد من الزملاء من Kavli ، بالإضافة إلى مراصد معهد كارنيجي بواشنطن ، ANU's مدرسة أبحاث الفلك والفيزياء الفلكية ، وجامعة كاليفورنيا في بيركلي.
جزء من الكون الافتراضي ، يبلغ عرضه مليار سنة ضوئية ، يُظهر كيفية توزيع المادة المظلمة في الفضاء ، مع وجود هالات من المادة المظلمة في التكتلات الصفراء ، والمتصلة ببعضها البعض بواسطة خيوط داكنة. الائتمان: Joachim Stadel ، UZH
إلى خلاصة، المادة المظلمة يشير إلى الكتلة غير المرئية التي بدأ علماء الفلك في التنظير عنها خلال الستينيات. فهو يمثل 85٪ من المادة الموجودة في الكون وحوالي ربع إجمالي كثافة الطاقة الكتلية فيه. في حين أن جميع محاولات العثور على جسيم مرشح للمادة المظلمة لم تحقق النجاح (حتى الآن) ، إلا أن العلماء قادرون على ملاحظة تأثيرها على الهياكل واسعة النطاق (مثل المجرات وعناقيد المجرات).
خير مثال على ذلك هالات المادة المظلمة ، والذي يشير إلى تركيز موضعي للكتلة يتخلل ويحيط المجرات والمجموعات والعناقيد المجرية ويجمعها معًا. يتم تحديد وجود هذه الهالات من خلال مراقبة منحنيات دوران المجرات وحركات المجرات في مجموعات وعناقيد ، والتي لاحظ علماء الفلك أنها لا تتوافق مع كمية المادة التي يمكنهم رؤيتها (المعروف أيضًا باسم 'المادة المضيئة').
Tucana II هي مجرة قزمة فائقة الدقة تقع على بعد حوالي 163000 سنة ضوئية من الأرض في اتجاه كوكبة توكانا . استنادًا إلى عمر نجومها (جميع النجوم الحمراء القديمة والباهتة جدًا) ولونها المعدني المنخفض ، تعد Tucana II واحدة من أكثر المجرات القزمة المعروفة بدائية. في السابق ، كان علماء الفلك قد حددوا النجوم حول قلبها بمحتوى معدني منخفض لدرجة أن المجرة كانت تعتبر أقدم مجرات قزمة فائقة الوضوح.
من أجل دراستهم ، لاحظ تشيتي وفريبيل وفريقهم توسكانا 2 لمعرفة ما إذا كانت هذه المجرة القديمة قد تحتوي على نجوم أقدم - والتي يمكن أن تقدم دراستها نظرة ثاقبة لتشكيل المجرات الأولى في الكون. تشير التقديرات إلى أنها تشكلت منذ ما يقرب من 13 مليار سنة ، أي بعد 800 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. لاختبار ذلك ، حصلوا على بيانات من تلسكوب SkyMapper ، وهو تلسكوب بصري أرضي في أستراليا.
المنطقة المجاورة لمجرة توكانا القزمة فائقة الخفت ، كما تم تصويرها بواسطة تلسكوب SkyMapper. ائتمانات: أنيرود تشيتي ، معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا
ثم قاموا بتطبيق مرشح تصويري لتحديد النجوم الباهتة والفقيرة للمعادن بشكل خاص ، وقاموا بإقران ملاحظاتهم بخوارزمية (طورها تشيتي) للتعرف عليها. بالإضافة إلى النجوم التي تم تحديدها مسبقًا بالقرب من القلب ، فقد لاحظوا تسعة نجوم جديدة على حافة Tucana II. وأشاروا أيضًا إلى أنهم كانوا في تكوين يشير إلى أنهم محاصرون في قوة الجاذبية للمجرة.
كان هذا مفاجئًا نظرًا لمدى بُعدهم عن اللب ، ويشير إلى أن Tucana II بها هالة ممتدة من المادة المظلمة أكبر بثلاث إلى خمس مرات مما كان يُعتقد سابقًا. قال تشيتي: 'يمتلك Tucana II كتلة أكبر بكثير مما كنا نظن ، من أجل ربط هذه النجوم البعيدة جدًا'. 'هذا يعني أن المجرات الأولى الأخرى المتبقية من المحتمل أن تحتوي على هذه الأنواع من الهالات الممتدة أيضًا.'
تابع تشيتي وفريبيل هذه النتائج باستخدام البيانات التي تم الحصول عليها مسبقًا بواسطة تلسكوبات ماجلان في مرصد لاس كامباناس في شيلي. تشير هذه الملاحظات إلى أن النجوم التسعة الجديدة كانت أكثر فقرًا بالمعادن (أقدم) من تلك الموجودة في القلب. هذه النتائج هي أول دليل على أن المجرات القزمة فائقة السطوع لها هالات ممتدة ويمكن أن يكون لها آثار مهمة على النظريات الكونية. كما أوضح فريبيل:
ربما يعني هذا أيضًا أن المجرات الأولى تشكلت في هالات من المادة المظلمة أكبر بكثير مما كان يُعتقد سابقًا. لقد اعتقدنا أن المجرات الأولى كانت أصغر المجرات وأضعفها. لكنها في الواقع ربما كانت أكبر بعدة مرات مما كنا نظن ، وليست صغيرة جدًا بعد كل شيء '.
رسم توضيحي لما قد تبدو عليه سماء الليل بعد مليارات السنين من الآن ، حيث تقترب مجرة المرأة المسلسلة ببطء من الاندماج مع درب التبانة. الائتمان: NASA / ESA / Z. Levay and R. van der Marel، STScI / T. هالاس. و ايه ميلينجر
علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون عدم التوازن بين النجوم القديمة بالقرب من القلب وحتى النجوم الأكبر سنًا في الضواحي مؤشرًا على أن Tucana II ربما كان نتاجًا لواحدة من أولى عمليات الاندماج في الكون. تحدث عملية 'أكل لحوم البشر في المجرات' باستمرار في جميع أنحاء الكون اليوم وستحدث في حوالي 3.75 مليار سنة بين ال مجرة درب التبانة ومجرة المرأة المسلسلة المجاورة .
ومع ذلك ، لم يكن من الواضح حتى الآن ما إذا كانت المجرات المبكرة قد اندمجت بطريقة مماثلة أم لا. في هذا الصدد ، يدعي Frebel أن ما لاحظوه يمكن أن يكون أولًا:
ربما نشهد أول توقيع لأكل لحوم البشر في المجرة. ربما تكون إحدى المجرات قد التهمت واحدة من جيرانها الأصغر قليلاً والأكثر بدائية ، مما تسبب في انسكاب كل نجومها في ضواحيها. سوف تأكل درب التبانة Tucana II في النهاية ، بلا رحمة. وقد اتضح أن هذه المجرة القديمة قد يكون لها تاريخها الخاص في أكل لحوم البشر. من المحتمل أن يكون هناك العديد من الأنظمة ، وربما جميعها ، التي تضيء هذه النجوم في ضواحيها '.
في المستقبل القريب ، يخطط الفريق لاستخدام هذا النهج نفسه لمراقبة المجرات القزمة فائقة الدقة حول مجرة درب التبانة. إذا صادف العثور على العديد من الأمثلة الأخرى لنجوم قديمة جدًا تدور بالقرب من حواف المجرات القزمة ، فسيشير ذلك إلى أن المادة المظلمة لعبت دورًا مهمًا بشكل خاص في اندماج المجرات القديمة وتطورها اللاحق.
الدراسة التي تصف النتائج التي توصلوا إليها ، ' الوفرة الكيميائية لنجوم الأعضاء الجدد في مجرة توكانا الثانية القزمة ، 'ظهر مؤخرًا فيمجلة الفيزياء الفلكية. أصبح البحث ممكنًا بفضل الدعم الذي قدمته وكالة ناسا والمؤسسة الوطنية للعلوم (NSF).
قراءة متعمقة: مع
