مجرة وحيدة منذ زمن بعيد وبعيدة

م

عادة ما تكون المجرات الكبيرة ، مثل دوامة درب التبانة المضاءة بالنجوم الخاصة بنا ، مصحوبة بشكل متلألئ حاشية من الأقمار الصناعية المجرة الصغيرة التي تتحرك في مدارات محددة حول مضيفها الضخم المضيء. وهذا مشابه للطريقة التي ترتبط بها جاذبية الكواكب داخل نظامنا الشمسي بشمسنا. تعيش هذه السواتل الأصغر حياة مضطربة بسبب تفاعلاتها الفوضوية مع الأقمار الصناعية الأخرى والمجرة المضيفة الأكبر ، والمعروفة باسم المجرة الأولية. ومع ذلك ، فقد تعلم علماء الفلك توقع ما هو غير متوقع عندما يتعلق الأمر بالأشياء التي ترقص طريقها الغريب في جميع أنحاء الكون المرئي ، والمجرة القديمة البعيدة التي يطلق عليها اسم Messier 94 (M94) أثبت أنه مليء بالمفاجآت. في يناير 2019 ، أعلن فريق من علماء الفلك عن نتائجهم الجديدة ، على الرغم من ذلك م 94 يبلغ حجمها تقريبًا حجم مجرتنا درب التبانة – التي تتمتع بثروة من الأقمار الصناعية الدائرية – اكتشفوا مجرتين فقط تدوران حول M94. أيضا ، ثنائي الرقص البعيد لديه عدد قليل جدا من النجوم لكل منهما.

في علم الفلك منذ زمن بعيد هو نفسه البعيد. كلما كان الجسم في الفضاء أبعد ، كلما كان أقدم في الزمن (وقت فراغ). اكتشاف المعزول نسبيا م 94 يشير إلى أن عدد المجرات التي ولدت في بدايات الكون أقل مما توقعه علماء الفلك. يمكن أن تخلق هذه الإمكانية أسئلة جديدة لفيزياء المجرات ، وفقًا للدراسة التي أجراها علماء الفلك في جامعة ميشيغان (آن أربور).

من المعروف منذ فترة طويلة أن مجرتنا درب التبانة مصحوبة بحوالي 10 مجرات ساتلية أصغر تدور حولها ، كل منها تستضيف مليون نجمة نارية على الأقل. في الواقع ، أكبر قمر صناعي لدينا درب التبانة ، سحابة ماجلان كبيرة (LMC) يحتوي على ما يصل إلى مليار نجم.

باستخدام القوي تلسكوب سوبارو ، يمكن لعلماء الفلك الآن دراسة المجرات من خمسة إلى عشرة أضعاف المسافة من درب التبانة ، مثل م 94. يمكنهم استخدام الفيزياء التي تشرح كيف ولدت المجرات الساتلية حول مجرتنا درب التبانة من أجل التنبؤ بعدد المجرات الساتلية التي قد تمتلكها مجرة ​​ذات حجم مماثل.

لذلك ، لهذا السبب ، عندما نظر علماء الفلك في جامعة ميشيغان م 94، توقعوا رؤية عدد مماثل من المجرات الساتلية في مدار حولها. للأسف ، لم يعثروا إلا على الثنائي الراقص الوحيد الذي لا يخلو تمامًا من النجوم. ونشرت نتائجهم بقيادة الدكتور آدم سميرسينا في المجلة رسائل الفيزياء الفلكية. الدكتورة سميرسينا هي زميلة مؤسسة العلوم الوطنية (NSF) في قسم علم الفلك بجامعة ميشيغان.

"أكثر من مجرد غرابة في المراقبة ، نظهر أن المحصول الحالي لنماذج تكوين المجرات لا يمكن أن ينتج مثل هذا النظام الساتلي. تشير نتائجنا إلى أن المجرات الشبيهة بدرب التبانة تستضيف على الأرجح تنوعًا أوسع بكثير من مجموعات الأقمار الصناعية مما يتنبأ به أي تيار النموذج "، أوضحت الدكتورة سميرسينا في 9 يناير 2019 بيان صحفي من جامعة ميشيغان.

المجرة العجائب

المجرات هي أنظمة مرتبطة بالجاذبية من النجوم والغبار والغاز والآثار النجمية والمادة المظلمة غير الذرية الغامضة. تأتي المجرات بأحجام مختلفة ، ويمكن أن تتراوح من صغيرة الأقزام استضافة فقط بضع مئات من ملايين النجوم ل عمالقة تحتوي على مائة تريليون المكونات النجمية ، كل في مدار حول مركز كتلة مجرة ​​لها.

في الأدب الفلكي ، تشير كلمة "المجرة" المكتوبة بالأحرف الكبيرة عادةً إلى مجرتنا درب التبانة ، وبالتالي تميزها عن المجرات الأخرى. مصطلح اللغة الإنجليزية درب التبانة تم إرجاعه إلى قصة كتبها الشاعر الإنجليزي جيفري تشوسر (1340؟ -1400) في عام 1380:

"انظر أكثر ، لو ، المجرة

الذي يحتفل به الرجال درب التبانة،

لأن الضرب هو ذرة ".

جيفري تشوسر ، بيت الشهرة

تُصنَّف المجرات حسب شكلها الملاحظ ، وتسمى عمومًا حلزوني بيضاوي الشكل و غير عادي– على الرغم من أن الوضع أكثر تعقيدًا إلى حد ما. يعتقد أن العديد من المجرات الكبيرة ، إن لم يكن كلها ، تستضيف ثقب أسود عملاق في قلوبهم النشطة. درب التبانة الخاص بنا هائل يُدبل قلب الظلام القوس أ * (واضح القوس-نجم) –أو Sgr أ *، لفترة قصيرة. تبلغ كتلته حوالي أربعة ملايين من الشموس ، وهو خامد ، ولا ينشط إلا بين الحين والآخر عندما يطفو بوفيه يتكون من نجم أو سحابة من الغاز بالقرب من مخالب الخطف الجاذبة لـ "Bandersnatch" المزعج المقيم في القلب من مجرتنا.

تتراوح تقديرات عدد المجرات التي تسكن الكون المرئي من 200 مليار إلى تريليون –او اكثر. كما تم تحديد أن هناك نجومًا في الكون المرصود أكثر من كل حبيبات الرمل على الأرض. يبلغ قطر معظم المجرات حوالي 3000 إلى 300000 سنة ضوئية ويفصل بينها مسافات حسب ترتيب الميجابارس (ملايين الفرسخ). وبالمقارنة ، فإن درب التبانة الخاص بنا يبلغ قطره 100 ألف سنة ضوئية على الأقل ويتم فصله عن مجرة ​​أندروميدا ، أقرب جار لولبي كبير ، بمقدار 2.5 مليون سنة ضوئية.

المسافة بين المجرات ليست فارغة – على الرغم من أنها قريبة منها. بدلا من ذلك ، الفضاء بين المجرات مملوء بغاز ضعيف يسمى وسط بين المجرات، ولها كثافة متوسطة أقل من ذرة لكل متر مكعب. يتم تنظيم معظم المجرات بشكل جاذبي في مجموعات وعناقيد وتجمعات فائقة. درب التبانة الخاص بنا هو عضو في مجموعة محليةالتي تهيمن عليها مجرة ​​أندروميدا ، وهي جزء من برج العذراء الخارق. على أوسع نطاق ، يتم ترتيب هذه الارتباطات المجرية في أوراق وشعيرات محاطة باللون الأسود ، وفارغة تقريبًا ، الفراغات. أكبر هيكل معروف للمجرات هو مجموعة من العناقيد المسماة Laniakeaالذي يستضيف برج العذراء الخارق. على هذا المقياس ، يشبه الكون قرص العسل أو الإسفنج الطبيعي ، مع خيوط وفراغات متشابكة بشكل معقد. في الواقع ، يعتقد بعض علماء الفلك أن الهيكل الواسع للكون يتكون من خيوط واحدة فقط ملفوفة حول فراغ واحد.

قبل القرن العشرين ، اعتقد الفلكيون عمومًا أن مجرتنا درب التبانة كانت المجرة الوحيدة في الكون ، ولم يكن وجود المجرات الأخرى راسخًا. في الواقع ، كانت فكرة أن المجرات الأخرى رقصت في جميع أنحاء الكون كانت مثيرة للجدل في تلك الحقبة السابقة لدرجة أنها أدت إلى ما يسمى الآن جدل شابلي كورتيس العظيمسميت على اسم اثنين من علماء الفلك الأمريكيين هارلو شابلي (1885-1972) وهبير دوست كيرتس (1872-1942). وخلال هذا النقاش ، أبدى العالمان آراءهما المتعارضة حول هوية "السدم" وحجم مجرتنا. عُقد النقاش في الأكاديمية الوطنية للعلوم في واشنطن العاصمة في 26 أبريل 1920. وادعى شابلي أن درب التبانة كان الكون بأكمله ، وأن كل السدم (الغيوم)– والتي يُعترف بها الآن على أنها مجرات في حد ذاتها – مقيمة في مجرة ​​درب التبانة. في تناقض دراماتيكي ، جادل كورتيس بشكل صحيح بأن درب التبانة كان أصغر من الكون بأكمله ، وأن المرصد السدم كانت مجرات أخرى تشبه مجرتنا.

أخيرًا ، في أواخر عام 1923 ، قام عالم الفلك إدوين هابل – الذي يُشار إليه باسم "أبو علم الفلك للرصد الحديث" – بقياس المسافة إلى مجرة أندروميدا (م 31) باستخدام نوع من النجوم المتغيرة تسمى متغيرات السيفيد لإجراء قياساته. من خلال قياس فترة هذه النجوم المتغيرة ، كان هابل قادرًا على حساب لمعانها الجوهري وعند الجمع بين ذلك مع حجمها الظاهري المقاس وصل إلى مسافة 300 كيلوبارساكس ، وهو ترتيب بحجم أكبر من الحجم المقدر للكون بواسطة Shapley. أثبت هذا القياس أنه لم يكن الكون كثيرًا فحسب ، كثير أكبر مما اقترح سابقا ، كما كشفت أن لوحظ السدم كانت مجرات بعيدة حقًا مع مجموعة متنوعة من الأشكال.

على الرغم من اكتشاف هابل أن الكون استضاف مجرات لا تعد ولا تحصى ، فإن معظم المجرات الساتلية في مجرتنا درب التبانة وكلها مجموعة محلية ظلت غير مكتشفة وغير قابلة للاكتشاف ، حتى ظهور المسوح الفلكية الحديثة – على الرغم من أن الثنائي من المجرات الفضائية الصغيرة ، كبير و غيوم ماجلان صغيرة ، يمكن ملاحظتها في نصف الكرة الجنوبي بالعين المجردة منذ العصور القديمة.

وحيدا المجرة البعيدة ، بعيدا

أشارت الدكتورة سميرسينا في 9 يناير 2019 بيان صحفي من جامعة ميشيغان أن الملاحظات الجديدة للمجرة الوحيدة م 94 قد يكون لها آثار مهمة على الفهم الحالي لكيفية ولادة المجرات وتطورها – والتي تحدث في "حوامل" الشكل الغامض للمادة التي تسمى المادة المظلمة. المادة المظلمة أكثر وفرة بكثير من المادة الذرية العادية التي يتكون منها العالم التي يجدها البشر أكثر شيوعًا ، ويُعتقد أنها تتكون من جزيئات غير ذرية غريبة ترفض الرقص بالضوء أو أي شكل من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي. هذا يعني أن المادة المظلمة الشبحية غير مرئية. ومع ذلك ، يعتقد معظم علماء الفلك أن هذه المادة الشفافة موجودة بالفعل بسبب آثارها الجاذبية على الأشياء التي يمكن ملاحظتها ، مثل النجوم والمجرات النجمية.

ال هالات تتكون من المادة المظلمة التي تحيط بالمجرات تمتلك قوة جاذبية قوية. لهذا السبب ، هذه هالات المادة المظلمة يمكنهم سحب الغاز من محيطهم القريب. المجرات الكبيرة مثل مجرتنا أندروميدا عادة ما تشكل هالات من نفس الكتلة تقريبًا. ومع ذلك ، المجرات الفضائية الصغيرة ، التي تحيط بها أصغر "subhalos"، يبدو أن السفر إلى إيقاع طبل مختلف.

معدل المواليد للنجوم عالية الكتلة في هذه المجرات الساتلية الصغيرة يعدل نموها بالفعل. وهذا يعني أن مجرة ​​ساتلية ناشئة تلد عددًا كبيرًا جدًا من النجوم ذات الكتلة العالية في وقت واحد ، وقد تؤدي انفجارات السوبرنوفا في نهاية المطاف إلى طرد كل صراخ الغازات في الفضاء – مما يؤدي إلى توقف كل نمو إضافي. كلما كان النجم أكثر ضخامة ، كانت مدة "حرق" الهيدروجين أقصر على سطحه Hertzsprung-Russell رسم تخطيطي لتطور النجوم. تعيش النجوم الضخمة بسرعة وتموت صغارًا ، وعادة ما يبشر انفجار السوبرنوفا المميت بزوالها. ومع ذلك ، لم يحدد الفلكيون بعد أي حجم هالة يصبح هذا "المبعثر" في تكوين المجرة مهمًا.

واصلت الدكتورة سميرسينا شرح ذلك م 94 يشير إلى أن تكوين المجرة في الحجم المتوسط هالات المادة المظلمة قد يكون أكثر غموضا مما كان يعتقد سابقا.

"نعتقد أن هذا المبعثر – نطاق المجرات الذي نتوقع رؤيته – قد يكون أعلى بكثير مما يعتقده الناس حاليًا هالات المادة المظلمة من كتلة معينة. لا أحد تحت أي أوهام بشأن وجود هذا الانتثار الضخم على أدنى مستوى هالة كتل ، لكنها في هذه الوسيطة هالات المادة المظلمة واضافت الدكتورة سميرسينا ان هذه المناقشة تجري ".

من أجل ملاحظة عدد القزم المجرات الفضائية المحيط م 94أخذ الفلكيون صورة مركبة للمجرة الكبيرة. غطت الصورة التي تم الحصول عليها ما يقرب من 12 درجة مربعة من سماء الليل. وبالمقارنة ، يظهر قمر الأرض بحوالي درجة مربعة واحدة. يتضمن هذا النوع من الصور طبقات فوق طبقات "الضجيج". يشمل هذا "الضجيج" الضوء المتناثر والأشعة الكونية ، مما يجعل من الصعب اكتشاف المجرات القزمة الخافتة.

من أجل التأكد من عدم فقد المجرات الفضائية المحيطة بها م 94قام المهندسون بتصميم المجرات الاصطناعية في الصورة واستعادتها باستخدام نفس الأساليب التي ستستخدم في المجرات الساتلية الحقيقية. باستخدام هذه التقنية ، تمكنت الدكتورة سميرسينا وفريقه من تأكيد أنه لم يعد هناك مجرتان ترقصان حولهما م 94.

وتابعت الدكتورة سميرسينا لتوضيح أن "الركلة الحقيقية هي ما إذا كان المجتمع يتوقع أن يكون ذلك ممكنًا أم لا. هذا هو الفضول الحقيقي لهذه النتيجة – والنتيجة هي شيء لا تتوقعه المحاكاة. عندما يمكنك اكتشاف شيء ما لم نكن نعتقد حقًا أنه يمكننا العثور عليها ، يمكنك المساهمة في فهمنا لكيفية عمل الكون ، وهذا أمر مجزٍ حقًا ".

About the author

Add comment

By user

Recent Posts

Recent Comments

Archives

Categories

Meta