صورة الفنان المنفى المجري. حقوق الصورة: CfA. اضغط للتكبير.
الاستماع إلى المقابلة: Galactic Exiles (6.2 MB)
أو اشترك في البودكاست: universetoday.com/audio.xml
ما هو البودكاست؟
فريزر كين: هل يمكنك أن تخبرني عن النجوم التي لاحظتها وكيف تم طردهم من مجرتنا؟
دكتور وارن براون: ما اكتشفناه هو نجمتان في مناطق بعيدة من مجرة درب التبانة تسيران بسرعات لم يشاهدها أحد من قبل في مجرتنا ، على الأقل نجوم خارج مركز المجرة. باستثناء أن هذه النجوم تبعد مئات الآلاف من السنين الضوئية عن مركز المجرة. ومع ذلك ، فإن التفسير الوحيد المعقول لسرعتها هو أنه تم طردهم بواسطة الثقب الأسود الهائل في مركز المجرة.
فريزر: إذن فقد انحرفوا بالقرب من الثقب الأسود الهائل وتم طردهم؟
براون: نعم ، هذه هي الصورة. يتطلب هذا السيناريو ثلاث أجسام ، ويقول علماء الفلك إن الطريقة الأكثر احتمالية لحدوث ذلك هي إذا كان لديك زوج من النجوم. كما تعلم ، فإن شيئًا مثل نصف النجوم في السماء هو في الواقع أنظمة تحتوي على زوج ، أو أحيانًا المزيد من النجوم. وهكذا إذا كان لديك زوج من النجوم المقيدة بإحكام ، لسبب ما ، تنتقل قريبة جدًا من الثقب الأسود الفائق الكتلة ، في مرحلة ما ستتجاوز جاذبية الثقب الأسود طاقة الربط بين زوج النجوم وتمزق أحد تلك النجوم بعيدًا . سوف يلتقط النجم ، ولكن النجم الآخر يغادر النظام مع الطاقة المدارية للزوج. وبهذه الطريقة تحصل على هذه السرعة الإضافية. إن الثقب الأسود الهائل قادر بشكل أساسي على فك نجم واحد ، والتقاطه ، وترك الآخر بكامل الطاقة التي كان الزوج يمتلكها. ثم يتم طرد هذا النجم مباشرة من المجرة.
فريزر: ثم إذا اقترب نجم عادي واحد ، فلن يكون لديه الطاقة لإخراجها. أعتقد أنني رأيت بعض المحاكاة حيث يقترب النجم جدًا من الثقب الأسود ويغير نوعًا ما اتجاه مداره ، لكنه لا يزال يدور حوله.
براون: بالتأكيد ، يمكنك أن تتخيل أنها مثل مركبة فضائية تدور حول كوكب المشتري أو شيء من هذا القبيل. يمكنك أن تتخيل أنك قد تغير المسار ، وتكتسب بعض السرعة. ولكن لا توجد آلية في المجرة لكسب هذه السرعة الكبيرة لشيء ما هو كتلة نجم كتلة شمسية 3-4. وهذا يتطلب تفاعل الجسم الثلاثة لخلق السرعة التي نراها. وما نلاحظه هو حركتهم فيما يتعلق بنا. إنهم يبتعدون عنا بسرعة تبلغ حوالي 1-1.5 مليون ميل في الساعة.
فريزر: ما مدى سرعة النجوم عندما جاءوا لمواجهة انفصالهم؟
براون: لا أعرف بالتأكيد. ربما شيئًا 10 أضعاف ذلك ، قبل تلك اللحظة مباشرة عندما يتأرجح عبر الثقب الأسود. بالطبع ، عندما تترك تلك القدرة الجاذبية للثقب الأسود ، فإنها تتباطأ فجأة. سرعة هروبهم النهائية هي ما نلاحظه الآن. إنها بطلب مليون ميل في الساعة. وهذا يتجاوز ضعف السرعة التي تحتاجها للهروب من مجرتنا تمامًا. هؤلاء النجوم هم حقا منفيون. يتم طردهم من المجرة ولن يعودوا أبدًا.
فريزر: ويتم طرد نجم واحد. ماذا يحدث للنجم الآخر؟
براون: هذا سؤال مثير للاهتمام. في الواقع ، هناك ورقة نظرية كتبها بعض النظريين تشير إلى أن هذه النجوم في مدارات إهليلجية طويلة جدًا حول الثقب الأسود الضخم المركزي قد تكون الرفاق السابقين لهذه النجوم المسماة ما يسمى بالنجوم الفائقة السرعة التي اكتشفناها. وهذا هو نوع المدار الذي تتوقعه. ما لم يكن النجم غير محظوظ للغاية حيث يسقط مباشرة في الثقب الأسود ، إذا فاته القليل فقط ، فسوف يتأرجح حوله ثم يكون في مدار بيضاوي طويل جدًا حول الثقب الأسود المركزي الضخم.
فريزر: ومن أين نشأ الزوج؟ هل هذا قدر قد يؤثر على بعض النجوم الثنائية القريبة؟
براون: حسنًا ، هذا في الواقع يصل إلى الصورة الأكبر. مركز المجرة مكان مثير للاهتمام. لديها الكثير من النجوم الشباب. ثلاثة من أصغر العناقيد النجمية الضخمة المكتشفة في المجرة تأتي مباشرة من مركز المجرة. وتحتوي على بعض أضخم النجوم في المجرة. لذا هناك الكثير من النجوم الشباب يدورون هناك. السؤال هو ، كيف تحصل على نجم لتعديل مداره بحيث يطلق مباشرة نحو الثقب الأسود الهائل ، بدلاً من مجرد الدوران حوله ، مثل الأرض التي تدور حول الشمس. وهذا سؤال مفتوح. والشيء الوحيد الذي اكتشفته هذه النجوم الفائقة السرعة بدأ يعطينا تلميحات حول كيفية عمل هذه الآلية. لأنه ، على سبيل المثال ، فكرة واحدة هي أننا لاحظنا مع مجموعات النجوم هذه. ربما من خلال الاحتكاك الديناميكي ، عندما يواجهون نجومًا أخرى ، يمكنهم أن يغرقوا ببطء نحو مركز المجرة حيث يوجد الثقب الأسود. وقد حدث ذلك ، يمكنك أن تتخيل فجأة أن هناك مجموعة كاملة من النجوم بجوار ذلك الثقب الأسود الضخم. يمكنك الحصول على انفجار هذه النجوم المفرطة السرعة. هناك كل أنواع النجوم لإخراجها. ومع ذلك ، فإن النجوم التي نلاحظها لها أوقات سفر مختلفة عن مركز المجرة. هذا موحٍ فقط ، لكننا بدأنا بالفعل نستطيع أن نقول شيئًا عن تاريخ تفاعل النجوم مع الثقب الأسود الهائل. وما يبدو حتى الآن هو أنه لا يوجد دليل على وقوع عناقيد النجوم في مركز المجرة.
فريزر: يمكن أن يكون هناك نوع من الحزام الناقل الذي تولد فيه النجوم ، ثم تغرق ببطء ثم تطرد مع اقترابها.
براون: نعم ، هذه فكرة واحدة. لكي يعمل هذا الحزام الناقل ، تحتاج إلى نوع ما من الأماكن الضخمة مثل العنقود النجمي لكي يعمل هذا الناقل. أن تكون قادراً على غرق شيء نحو الثقب الأسود الهائل. عندما يصادف جسم ضخم الكثير من الأشياء الضخمة ، اتضح أن الأجسام الأقل كتلة ستميل إلى إعطاء المزيد من الطاقة. عندما يكون الجسم الضخم ، في هذه الحالة ، تفقد الكتلة النجمية الطاقة ، ويتحلل مدارها ويقترب من مركز المجرة.
فريزر: مع العدد القليل من النجوم التي وجدتها ، والعدد الكبير من النجوم في المجرة ، لا بد أنه كان من الصعب جدًا تعقب هؤلاء الأشخاص. ما هي الطريقة التي استخدمتها؟
براون: نعم ، هذه في الواقع إحدى النتائج المثيرة في هذا الوقت. الاكتشاف الأول ، قبل عام ، بعد أول نجم فائق السرعة ، كان شيئًا من اكتشاف مصادفة. وهذه المرة كنا نبحث عنهم بنشاط. وكانت الحيلة أن هذه الأشياء يجب أن تكون نادرة جدًا. يقدر المنظرون أنه ربما يكون هناك ألف من هذه النجوم في المجرة بأكملها. وتحتوي المجرة على أكثر من 100 مليار نجم. لذلك كان علينا أن ننظر بطريقة أعطتنا فرصة جيدة للعثور على المزيد منها. وكانت استراتيجيتنا ذات شقين. الأول هو أن ضواحي درب التبانة تحتوي في الغالب على نجوم قزمة قديمة. نجوم مثل الشمس ، أو نجوم أقل حمراء. لا توجد نجوم شابة زرقاء ضخمة ، وهذا هو نوع النجم الذي قررنا البحث عنه ، نجوم صغيرة ومشرقة حتى نتمكن من رؤيتها بعيدًا ، ولكن في الأماكن التي لا يجب أن تكون فيها هذه النجوم في ضواحي المجرة. والجزء الآخر من الاستراتيجية كان البحث عن النجوم الضعيفة. كلما ذهبت إلى أبعد ، كلما قلت نجوم المجرة الخلفية التي يجب عليك التعامل معها. ومن المرجح أن تصادف هذه النجوم المفرطة السرعة ، على عكس نجم آخر يدور حول المجرة.
فريزر: وما هي الطريقة التي تستخدمها لمعرفة مدى سرعة تحرك النجم؟
براون: لذلك كان علينا أن نأخذ طيف النجم. باستخدام تلسكوب 6.5 MMT في أريزونا ، وجهنا النجم إلى أحد نجومنا المرشحة ونأخذ الضوء من ذلك النجم ونضعه في طيف قوس قزح ونلتقط صورة لهذا الطيف. والعناصر في الجو النجمى تعمل كبصمة. يمكنك رؤية خطوط الامتصاص بسبب الهيدروجين والهيليوم وعناصر أخرى. وباستخدام الحركات ، تحولات دوبلر - في هذه الحالة التحولات الحمراء - لتلك الأطوال الموجية أخبرتنا بمدى سرعة تحرك النجوم بعيدًا عنا. ومعظم النجوم في عينتنا كانت نجوم مجرة طبيعية. كانوا يتحركون بسرعات بطيئة إلى حد ما ، ثم حدث اثنان منهم يسيران بسرعة كبيرة ، وهما السيارتان اللتان أعلناهما للتو.
فريزر: وماذا تعتقد أن هذا يخبرنا عن تكوين النجوم ، أو مركز المجرة ، أو ...
براون: حسنًا ، هذا في الواقع جزء مثير للاهتمام من القصة هذه المرة. الآن بعد أن لدينا بالفعل عينة من هذه ، هذه بالفعل فئة جديدة من الأشياء ، هذه النجوم فائقة السرعة ، يمكننا البدء في قول شيء عن مصدرها ، وهو مركز المجرة. هذه النجوم مناسبة بشكل فريد لإخبارنا بالقصة حول ما يحدث في مركز المجرة. تخبرنا أوقات سفرهم شيئًا عن التاريخ ، وما يحدث ، ولكن أيضًا أنواع النجوم التي نراها. في هذه الحالة ، هذه النجوم الزرقاء الشابة - هذه النجوم الكتلية الشمسية 3-4 - والتي يطلق عليها الفلكيون النجوم من النوع B. تتوافق حقيقة أننا رأينا اثنين في منطقة المسح الخاصة بنا ، والتي أجريناها لنحو 5٪ من السماء ، مع متوسط توزيع النجوم التي تراها في المجرة. ولكن لا تتفق مع ما تراه الكثير من مجموعات النجوم هذه في مركز المجرة. إذاً مجرد حقيقة نوع النجوم التي تراها بدأت تخبرنا عن عدد ما تم تصويره خارج المجرة. في هذه الحالة ، لا يبدو أنها مجموعات النجوم الضخمة هذه ، بل هي نجمك العادي الذي يتجول عبر المجرة.
فريزر: وإذا كان لديك نوع من تلسكوب هابل تحت تصرفك ، فما الذي تريد البحث عنه؟
براون: أوه ، نريد أن نبحث عن حركة هذه النجوم في السماء. لذلك كل ما نعرفه إذا كان الحد الأدنى للسرعة. الشيء الوحيد الذي يمكننا قياسه هو سرعتها في خط الرؤية فيما يتعلق بنا. ما لا نعرفه هو السرعة في مستوى السماء ، ما يسمى بالحركة الصحيحة. من الممكن القيام بذلك مع هابل ، إذا كان لديك خطوط أساس تتراوح من 3 إلى 5 سنوات يمكنك من خلالها رؤية هذه النجوم تتحرك. يجب أن تكون حركة صغيرة جدًا. إذا كان لديك هابل خارق ، فربما يمكنك رؤيته في غضون عام. لذلك سيكون من المثير للاهتمام معرفة ذلك. لن يخبرك ذلك على وجه اليقين فقط بأن هذه تأتي بالفعل من مركز المجرة ، وليس من مكان آخر ، ولكن أيضًا من مساراتها. إذا كنت تعرف بالضبط كيف يخرجون ، فإن أي انحراف عن الخط المستقيم من مركز المجرة يخبرك بكيفية تأثير جاذبية المجرة على مسارها بمرور الوقت. ومن المثير للاهتمام أيضًا معرفة ذلك.
فريزر: حسنًا ، ذلك سيساعد في التخطيط لتوزيع المادة المظلمة.
براون: بالضبط ، بالضبط. لذا يستنتج علماء الفلك وجود المادة المظلمة. نرى النجوم تدور حول المجرة بشكل أسرع مما يجب أن تكون فقط لأنه يبدو أن هناك كتلة لا يمكننا حسابها في مداراتها. وهذه المادة المظلمة ، من الصعب التعامل مع كيفية توزيعها حول المجرة. لكن هذه النجوم موجودة بالفعل في ضواحي المجرة ، وعندما تمر عبرها ، فإن هذا الاضطراب ، هذا الجاذبية الجاذبة للمادة المظلمة حيث تنتقل هذه الأشياء عبر المجرة تتجمع ببطء أثناء مرورها. لذا فهم في الواقع يقيسون توزيع هذه المادة المظلمة فقط في مداراتهم. لذا ، إذا تمكنت من قياس حركتها ، لعينة من النجوم ، فإنها تبدأ في الواقع بإعطائك مقابلاً لكيفية توزيع المادة المظلمة حول المجرة.
