غاية التعليمية يكتُب.. غالبًا ما يستخدم علماء الفلك مجرة درب التبانة معيارًا لدراسة كيفية تشكل المجرات وتطورها. ولأننا داخلها يستطيع علماء الفلك والفيزياء الفلكية دراستها بالتفصيل باستخدام تلسكوبات متقدمة بأطوال موجية مختلفة؛ ما يساعدهم على فهم مجموعتها النجمية وديناميكيات غازاتها وخصائصها الأخرى بمزيد من التفصيل مقارنةً بالمجرات البعيدة. لكن بحثًا جديدًا يظهر مدى اختلافها مقارنة بمئة مجرة ومجرة من أقاربها.

اخر الاخبار العاجلة عبر غاية التعليمية أخبار محلية ودولية، وكذلك أخبار الر ياضة وخاصة كرة القدم يلا كورة و يلا شوت اليوم.

نعلم منذ أيام المدرسة أن مقارنة الأشياء بأمثالها هي إحدى الطرق القوية لفهم الأشياء، لذا تُعَد الاستطلاعات الفلكية أداةً فعالةً لمقارنة المجرات، فقد ساهمت بكمية هائلة من البيانات الأساسية في هذا المجال. فمسح سلون الرقمي للسماء (SDSS)، ومسح ميكرون الكامل للسماء (2MASS)، ومهمة وكالة الفضاء الأوروبية جايا كلها أمثلة بارزة.

ومن الأمثلة الأخرى مسح الأقمار الصناعية حول المجرات النظيرة (SAGA)، إذ يظهر إصداره الثالث من البيانات في ثلاث دراسات جديدة. تستند جميع الدراسات إلى 101 مجرة تشبه في كتلتها مجرة درب التبانة، وتتناول كل دراسة جانبًا مختلفًا من مقارنة هذه المجرات بمجرتنا:

•  مسح SAGA. III: إحصاء 101 نظام التوابع حول الكتلة المجرية لدرب التبانة.
•  مسح SAGA. IV: عن خصائص تكوين النجوم لـ 101 من التوابع حول الكتلة المجرية لدرب التبانة.
•  مسح SAGA. V: نمذجة أنظمة التوابع حول الكتلة المجرية لدرب التبانة باستخدام آلة الكون المحدثة.

تُظهِر الأبحاث أن المجرات تتشكّل داخل هالات عملاقة من المادة المظلمة، وهي المادة المراوغة التي لا تتفاعل مع الضوء، إذ إن 85% من مادة الكون عبارة عن مادة مظلمة غامضة، بينما 15% فقط عبارة عن مادة عادية أو باريونية الذي تتكون منه الكواكب والنجوم والمجرات.

ومع إننا لا نستطيع رؤية هذه الهالات الضخمة، فإن علماء الفلك يلاحظون آثارها، إذ تسحب جاذبيتها المواد العادية معًا لتكوين المجرات والنجوم. ويهدف SAGA إلى فهم كيفية عمل هالات المادة المظلمة، فيفحص المجرات التابعة ذات الكتلة المنخفضة حول المجرات المشابهة في الكتلة لمجرة درب التبانة، إذ يمكن التقاط هذه التوابع وسحبها إلى هالات المادة المظلمة للمجرات الأكبر.

وجد SAGA عدة مئات من هذه المجرات التابعة تدور حول 101 مجرة تعادل في الكتلة مجرة درب التبانة. وتقول ريزا وِيشلر بوصفها أستاذة الفيزياء في كلية العلوم الإنسانية، وأستاذةً في فيزياء الجسيمات والفيزياء الفلكية في مختبر تسريع SLAC الوطني والمؤسِّسة المشارِكة في مشروع مسح SAGA :

«كانت مجرة درب التبانة مختبرًا فيزيائيًا لا يصدق، وتضمن ذلك فيزياء تكوين المجرات وفيزياء المادة المظلمة. لكن مجرة درب التبانة ليست سوى نظام واحد، وقد لا تكون نموذجيةً لكيفية تشكل المجرات الأخرى. و هذا يفسر أهمية العثور على مجرات مماثلة ومقارنتها».

وقد كشفت المقارنة بين مجرة درب التبانة والمجرات 101 الأخرى عن بعض الاختلافات المهمة. إذ توضح وِيشلر:

«تُظهر نتائجنا أننا لا نستطيع تقييد نماذج تشكل المجرات بمجرة درب التبانة فقط. لذا يجب علينا أن ننظر إلى هذا التوزيع الكامل للمجرات المماثلة عبر الكون».

يحتوي الإصدار الثالث من بيانات مسح SAGA على 37 مجرةً تابعةً عُثِر عليها في أنظمة تبلغ كتلتها 101 ميغاواط، وتركز الورقة الأولى على التوابع؛ لم يتمكن سوى بحث شاق من اكتشافها.

تنتمي أربعة منها إلى مجرة درب التبانة، ومنها سحابتا ماجلان الكبرى والصغرى المعروفتين.

تقول وِيشلر: «يوجد سبب لتأخر المحاولة في هذا المشروع الطموح حقًا إلى الآن، فكان علينا استخدام تقنيات ذكية لفرز تلك المجرات الـ 378 التي تدور حول بعضها من بين آلاف الأجسام في الخلفية. إنها مشكلة حقيقية مثل البحث عن إبرة في كومة القش».

بحسب SAGA، يتراوح عدد المجرات التابعة لكل مجرة من صفر إلى 13. ووفقًا للورقة الأولى، فإن كتلة المجرة التابعة الأكثر ضخامةً هي مؤشر قوي على وفرة تلك التوابع.

تنص الورقة على ما يلي: «تحتوي ثلث أنظمة SAGA على مجرات تابعة لسحابة ماجلان الكبرى، التي تميل إلى كونها تمتلك مجرات تابعةً أكثر من مجرة درب التبانة». وتعد مجرة درب التبانة حالةً شاذةً في هذا الصدد؛ وذلك أحد أسباب كونها مجرةً غير نمطية.

تركز الدراسة الثانية على تكوين النجوم في المجرات التابعة، إذ إن معدل تكوين النجوم (SFR) هو مقياس مهم لفهم تطور المجرة. فقد أظهرت الأبحاث أن تكوّن النجوم ما يزال نشطًا في المجرات التابعة. ولكن كلما اقتربت من المضيف تباطأ معدل تكوّن النجوم فيها. فهل من الممكن أن يكون الجذب الأكبر لهالة المادة المظلمة القريبة من المجرة هو الذي يُخمد تكوّن النجوم؟

تركز الورقة الثانية على ما يلي:

«تشير نتائجنا إلى أن المجرات التابعة ذات الكتلة المنخفضة والتوابع داخل 100 كيلو فرسخ فلكي، تُخمد تكوّن النجوم بكفاءة أكبر في بيئة تشبه مجرة درب التبانة، حيث تعمل هذه العمليات ببطء كافٍ للحفاظ على مجموعة من التوابع المكونة للنجوم في جميع الكتل النجمية وأنصاف الأقطار المتوقعة».

ولكن في توابع مجرة درب التبانة، ما تزال سحب ماجلان فقط هي التي تكوّن النجوم، إذ تؤدي المسافة الشعاعية دورًا أساسيًا. تقول وِيشلر:

« لدينا الآن لغز؛ ما الذي تسبب في توقف تكوّن النجوم في هذه التوابع الصغيرة ذات الكتلة المنخفضة في مجرة درب التبانة؟ ربما، وعلى عكس المجرة المضيفة النموذجية، تحتوي مجرة درب التبانة على مزيج فريد من التوابع القديمة التي توقفت عن تكوين النجوم والتوابع النشطة الأحدث، مثل سحابة ماجلان الكبرى وسحابة سديم ماجلان الصغرى التي سقطت مؤخرًا في هالة المادة المظلمة في مجرة درب التبانة». وهذا سبب آخر يجعل مجرتنا غير نمطية.

ماذا عن دور هالات المادة المظلمة الأصغر حجمًا حول المجرات التابعة؟

تقول وِيشلر: «بالنسبة لي، فإن الحدود هي معرفة ما تفعله المادة المظلمة على مقاييس أصغر من مجرة درب التبانة، مثل هالات المادة المظلمة الأصغر حجمًا التي تحيط بهذه التوابع الصغيرة».

تقارن الورقة الثالثة بين الإصدار الثالث لبيانات SAGA والمحاكاة الحاسوبية. إذ طور المؤلفون نموذجًا جديدًا للتبريد في المجرات التي تساوي كتلتها أو تقل عن 109 كتل شمسية. ونموذجهم مقيد ببيانات SAGA عن المجرات الـ 101 التي قارنها الباحثون بالمجرات الميدانية المعزولة من مسح سلون الرقمي للسماء.

نجح النموذج في إعادة إنتاج دالة الكتلة النجمية للمجرات التابعة ومتوسط نسبة كتلة النجوم فيها، والأجزاء المُخمدة في تلك التوابع. إضافةً إلى أنها حافظت على معدل SFR في المجرات التابعة الأكثر عزلةً ولاحظت زيادةً في إخماد تكوّن النجوم في التوابع الأقرب.

يحتاج النموذج إلى المزيد من الاختبار مع الملاحظات، ويشير المؤلفون إلى أن الاستطلاعات الطيفية هي الخطوة المنطقية التالية.

نأمل أن تتمكن هذه الاستطلاعات من إجابة الأسئلة حول الدور الذي تؤديه ردود الفعل الداخلية في المجرات التابعة ذات الكتلة المنخفضة وتراكم الغاز فيها وتأثير المادة المظلمة فيها بالإضافة إلى العمليات الغازية الخاصة بتلك التوابع.

توضح ويشلر: «يوفر SAGA معيارًا لتطوير فهمنا للكون بالدراسة التفصيلية للمجرات التابعة في الأنظمة خارج مجرة درب التبانة. ومع إننا أنهينا هدفنا الأولي المتمثل في رسم خرائط للمجرات التابعة الساطعة في 101 مجرة مضيفة، فيوجد الكثير من العمل الذي يجب علينا فعله».

اقرأ أيضًا:

لماذا تبدو مجرة درب التبانة فريدة من نوعها؟ العلم يحل هذا اللغز الغامض

ما مدى ضخامة مجرة درب التبانة؟ الإجابة ليست سهلة كما تظن!

ترجمة: لور عماد خليل

تدقيق: منال توفيق الضللي

مراجعة: محمد حسان عجك

المصدر