حقوق الصورة: NRAO
قام فريق من الفلكيين باستخدام تلسكوب روبرت سي بيرد جرين بانك التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم (GBT) بأول كشف حاسم لما يبدو أنه لبنات البناء المتبقية لتشكيل المجرات - غيوم الهيدروجين المحايدة - التي تحوم حول مجرة أندروميدا ، الواقعة في كوكبة أندروميدا ، أقرب مجرة حلزونية كبيرة لدرب التبانة.
قد يساعد هذا الاكتشاف العلماء على فهم هيكل وتطور درب التبانة وجميع المجرات الحلزونية. قد يساعد أيضًا في تفسير سبب أن بعض النجوم الشابة في المجرات الناضجة محرومة بشكل مفاجئ من العناصر الثقيلة التي يحتويها معاصروها.
"يُعتقد أن المجرات العملاقة ، مثل أندروميدا ودرب التبانة الخاصة بنا ، تتشكل من خلال عمليات الاندماج المتكررة مع المجرات الصغيرة ومن خلال تراكم أعداد هائلة من" السحب "الأقل كتلة - وهي الأجسام المظلمة التي تفتقر إلى النجوم وحتى أصغر من أن تسمى المجرات قال ديفيد إيه. تيلكر من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور بولاية ماريلاند. "تتنبأ الدراسات النظرية بأن عملية نمو المجرة هذه مستمرة اليوم ، لكن الفلكيين لم يتمكنوا من الكشف عن" كتل بناء "الكتلة المنخفضة المتوقعة التي تقع في المجرات القريبة ، حتى الآن."
تم نشر بحث Thilker في مجلة Astrophysical Journal Letters. المساهمون الآخرون هم: روبرت براون من مؤسسة هولندا للأبحاث في علم الفلك. رينيه إيه إم. Walterbos من جامعة ولاية نيو مكسيكو ؛ Edvige Corbelli من Osservatorio Astrofisico di Arcetri في إيطاليا ؛ فيليكس لوكمان ورونالد مادالينا من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO) في جرين بانك ، فيرجينيا الغربية ؛ وإدوارد ميرفي من جامعة فيرجينيا.
تم تشكيل مجرة درب التبانة وأندروميدا قبل مليارات السنين في حي كوني مليء بالمواد الخام المجرية - من بينها الهيدروجين والهيليوم والمادة المظلمة الباردة المكونات الأساسية. حتى الآن ، ربما تكون هذه المواد الخام قد التهمتها المجرتان ، لكن الفلكيين يشكون في أن بعض الغيوم البدائية لا تزال تطفو بحرية.
كشفت دراسات سابقة عن عدد من سحب الهيدروجين الذري المحايد التي تقع بالقرب من درب التبانة لكنها ليست جزءًا من قرصها. وقد تمت الإشارة إليها 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 كتل بناء لمجرة درب التبانة التي هربت حتى الآن من الالتقاط ، أو إذا تتبعوا الغاز المتسارع إلى سرعات غير متوقعة من خلال عمليات نشطة (مستعرات أعظمية متعددة) داخل درب التبانة. إن اكتشاف غيوم مماثلة مرتبطة بمجرة أندروميدا يقوي الحالة القائلة بأن بعض هذه HVCs على الأقل هي كتل بناء مجرة بالفعل.
يستطيع الفلكيون استخدام المقاريب الراديوية للكشف عن الإشعاع المميز البالغ 21 سم المنبعث بشكل طبيعي من الهيدروجين الذري المحايد. كانت الصعوبة الكبيرة في تحليل كتل البناء المجرية ذات الكتلة المنخفضة هي أن انبعاثها اللاسلكي الخافت للغاية. حتى الأقرب إلينا ، الغيوم التي تدور حول مجرتنا ، يصعب دراستها بسبب عدم اليقين الشديد. قال تيلكر: "نحن نعلم أن مجرات درب التبانة مجاورة نسبيًا قريبة نسبيًا ، ولكن تحديد مدى صعوبة تحديدها بشكل جنوني".
المحاولات السابقة للعثور على الأقمار الصناعية المفقودة حول المجرات الخارجية على مسافات معروفة كانت فاشلة بسبب الحاجة إلى أداة حساسة للغاية قادرة على إنتاج صور عالية الدقة ، حتى في محيط مصدر مشرق مثل مجرة Andromeda.
يمكن للمرء أن يعتبر هذه المهمة مشابهة للتمييز البصري للشمعة الموضوعة بجوار بقعة ضوء. التقى التصميم الجديد لـ GBT الذي تم تكليفه مؤخرًا بهذه التحديات ببراعة ، وأعطى الفلكيين أول نظرة على الحي المزدحم حول أندروميدا.
تم استهداف مجرة أندروميدا لأنها أقرب مجرة حلزونية ضخمة. قال ثيلكر: "بطريقة ما ، الأغنياء يصبحون أكثر ثراءً ، حتى في الفضاء". "كل شيء آخر متساوٍ ، يتوقع المرء أن يجد سحبًا بدائية بالقرب من مجرة حلزونية كبيرة أكثر من قرب مجرة قزم صغير ، على سبيل المثال. وهذا يجعل أندروميدا مكانًا جيدًا للنظر إليه ، لا سيما بالنظر إلى قربه النسبي - على بعد 2.5 مليون سنة ضوئية من الأرض. "
ما استطاع GBT تحديده هو مجموعة من 20 سحابة هيدروجينية محايدة منفصلة ، جنبًا إلى جنب مع مكون خيطي ممتد ، يعتقد الفلكيون ، أنهما يرتبطان بأندروميدا. يُعتقد أن هذه الأشياء ، التي يبدو أنها تحت تأثير الجاذبية لهالة أندروميدا ، هي السحب الغازية للسواتل "المفقودة" (التي ربما تهيمن عليها المادة المظلمة) وبقايا اندماجها. تم العثور عليها في غضون 163،000 سنة ضوئية من أندروميدا.
تنبأت النماذج الكونية المفضلة بوجود هذه الأقمار الصناعية ، ويمكن أن يمثل 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 لماذا بعض النجوم الشابة ، المعروفة باسم النجوم القزمة G ، تشبه كيميائيًا تلك التي تطورت منذ مليارات السنين.
مع تقدم عمر المجرات ، تتطور تركيزات أكبر من العناصر الثقيلة التي تشكلها التفاعلات النووية في نوى النجوم وفي الانفجارات الكارثية للمستعرات الأعظمية. هذه الانفجارات دفعت عناصر ثقيلة إلى المجرة ، والتي تصبح بعد ذلك كواكب ويتم امتصاصها في الجيل التالي من النجوم.
ومع ذلك ، يُظهر التحليل الطيفي والضوئي للنجوم الصغيرة في مجرة درب التبانة والمجرات الأخرى ، أن هناك عددًا معينًا من النجوم الفتية التي تفتقد بشكل مفاجئ للعناصر الثقيلة ، مما يجعلها تشبه النجوم التي كان يجب أن تكون قد تشكلت في المراحل المبكرة من تطور المجرة .
قال مورفي: "إن إحدى طرق حساب هذا الشذوذ الغريب هي الحصول على مصدر جديد للمواد المجرية الخام التي يمكن من خلالها تكوين نجوم جديدة". "نظرًا لأن الغيوم عالية السرعة قد تكون لبنات البناء المتبقية لتكوين المجرات ، فإنها تحتوي على تركيزات هيدروجينية نقية تقريبًا ، معظمها خالية من المعادن الثقيلة التي تزرع المجرات القديمة." وبالتالي ، فإن اندماجها في المجرات الكبيرة يمكن أن يفسر كيف تتوفر المواد الطازجة لتكوين النجوم القزمة G.
مجرة أندروميدا ، المعروفة أيضًا باسم M31 ، هي واحدة من عدد قليل من المجرات التي يمكن رؤيتها من الأرض بالعين المجردة ، وينظر إليها على أنها لطخة خافتة في كوكبة أندروميدا. عند النظر إليها من خلال تلسكوب متواضع ، تكشف أندروميدا أيضًا أن لديها مجرتين قزمتين بارزتين ، تعرف باسم M32 و M110. هذه الأقزام ، إلى جانب الغيوم التي درسها Thilker والمتعاونين ، محكوم عليها بالاندماج في النهاية مع أندروميدا. درب التبانة ، M33 ، وأندروميدا غالاكسي بالإضافة إلى حوالي 40 من الرفاق القزم ، تشكل ما يعرف باسم "المجموعة المحلية".
اليوم ، ربما تكون أندروميدا المجرة الأكثر دراسةً بخلاف درب التبانة. في الواقع ، تم تعلم العديد من الأشياء التي نعرفها عن طبيعة المجرات مثل درب التبانة من خلال دراسة أندروميدا ، نظرًا لأن السمات العامة لمجرةنا مخفية من خلال وجهة نظرنا الداخلية. قال ميرفي: "في هذه الحالة ، تعد أندروميدا نظيرًا جيدًا لدرب التبانة". "يوضح الصورة. العيش داخل درب التبانة يشبه محاولة تحديد شكل منزلك من الداخل ، دون الخروج في الهواء الطلق. ومع ذلك ، إذا نظرت إلى منازل الجيران ، يمكنك الشعور بما قد يبدو عليه منزلك ".
يعد GBT أكبر تلسكوب لاسلكي قابل للتوجيه في العالم.
المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي هو مرفق تابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، ويتم تشغيله بموجب اتفاقية تعاون من قبل Associated Universities، Inc.
المصدر الأصلي: NRAO News Release
