استنتج علماء الفلك الآن ما قد يراه العلماء الفضائيون عندما ينظرون إلى مجرة درب التبانة من بعيد. تشير النتائج الجديدة إلى أن مجرتنا الرئيسية غير عادية ولكنها ليست فريدة من نوعها ، على الأقل عندما يتعلق الأمر بالكيمياء.
منذ ذلك الحين عالم الفلك الأمريكي إدوين هابل اكتشفوا أن مجرتنا هي مجرد واحدة من بين العديد من المجرات منذ حوالي قرن من الزمان ، فقد تساءل الباحثون عن مدى تميز (أو عدم) درب التبانة في الكونقال المؤلف المشارك في الدراسة Jianhui Lian ، من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في هايدلبرغ ، ألمانيا.
“إيجاد طرق لمقارنة مجرتنا الأصلية بالمجرات البعيدة هو ما نحتاج إليه إذا أردنا معرفة ما إذا كان درب التبانة خاص أم لا ، “ليان قال في بيان.
متعلق ب: قد يكون شكل مجرة درب التبانة مختلفًا عما كنا نظن
حقيقة ان أرض يسكن داخل مجرة درب التبانة يعني أن العلماء يعرفون عنها أكثر من أي مجرة أخرى. على سبيل المثال ، تعتبر مجرة درب التبانة حاليًا المجرة الحلزونية الوحيدة التي يستطيع فيها علماء الفلك تحليل أعداد كبيرة من الأفراد النجوم من حيث مواقعها والكيمياء ودرجة الحرارة وخصائص أخرى. يمكن أن يؤدي قياس كيفية تغير مستويات المواد الكيميائية المختلفة على مدار تاريخها إلى إلقاء الضوء على كيفية نمو مجرة درب التبانة والمجرات الأخرى وتطورها بمرور الوقت.
ومع ذلك ، حتى الآن ، لم يحلل العلماء كيف يمكن أن تبدو كل هذه المواد الكيميائية في مجرة درب التبانة من مسافة بعيدة. يعد القيام بذلك مفتاحًا لمقارنة درب التبانة بالمجرات الأخرى التي فحصها علماء الفلك من بعيد.
قالت ماريا بيرجمان ، الباحثة المشاركة في الدراسة ، عالمة الفيزياء الفلكية في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك ، لموقع ProfoundSpace.org: “على حد علمي ، فإن فكرة رؤية” الفضائي “لمجرة درب التبانة جديدة نوعًا ما”. “أجده رائعًا وخارجه.”
في الدراسة الجديدة ، اعتمد الباحثون على التقدم المحرز في العقد الماضي أو نحو ذلك لتحليل مجرة درب التبانة بطريقة منهجية. على سبيل المثال ، وكالة الفضاء الأوروبية جايا تتبعت المركبات الفضائية سطوع وحركات ومسافات ما يقرب من 1.5 مليار نجم في مجرة درب التبانة.
بالإضافة إلى ذلك ، يوجد الآن المزيد والمزيد من البيانات الأفضل عن بعد المجرات، مما يسهل مقارنة درب التبانة بها. على سبيل المثال ، قام مسح MaNGA بتحليل ما يقرب من 10000 مجرة في العمق عبر 2700 درجة مربع من السماء. (في المقابل ، يغطي البدر كما يُرى من الأرض حوالي 0.5 درجة مربعة).
فحص مسح MaNGA كيف يختلف التركيب الكيميائي لكل مجرة من مركزها إلى مناطقها الخارجية. علاوة على ذلك ، يمكن للمحاكاة الحديثة لتشكيل المجرات وتطورها نمذجة تاريخ الآلاف من المجرات بعد الانفجار العظيم وحتى يومنا هذا. على سبيل المثال ، نموذج محاكاة TNG50 من العلماء في ألمانيا والولايات المتحدة نموذجًا لمكعب من الفضاء يبلغ عرضه أكثر من 230 مليون سنة ضوئية ، متتبعًا التطور المتزامن لآلاف المجرات عبر 13.8 مليار سنة من التاريخ الكوني.
في الدراسة الجديدة ، شرع الباحثون في إعادة بناء ماذا علماء الفلك الفضائيين سيرون ما إذا كانوا سيحلون درب التبانة لرسم خريطة لوفرة ما يسميه علماء الفلك “المعادن” – جميع العناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم التي تشكل 99٪ من جميع المواد “الطبيعية” في الكون. (غامض المادة المظلمة أكثر شيوعًا بحوالي ستة أضعاف من المادة العادية.)
متعلق ب: ما هي المجرة الحلزونية؟
تتشكل مجرة درب التبانة على شكل قرص ، لذلك ركز العلماء على كيفية رؤية العلماء الفضائيين لتنوع وفرة المعادن داخل المجرة. مع نمو النجوم ، فإن عملية الاندماج النووي التي تساعد على بقاء النجوم على قيد الحياة تنتج معادن داخل النجوم ، وعندما تموت النجوم الضخمة سوبرنوفا الانفجارات ، فإنها تطرد تلك المعادن إلى الخارج. على هذا النحو ، تحتوي النجوم التي ولدت في وقت مبكر على عدد أقل من المعادن ، في حين أن النجوم التي ولدت في وقت لاحق تحتوي على المزيد. إن تحديد مناطق المجرة التي تحتوي على نجوم بها عدد أقل من المعادن أو أكثر يكشف عن المناطق التي تكونت نجومها في وقت سابق ولاحقًا.
كان على علماء الفلك أيضًا أن يأخذوا في الحسبان كيف يمكن للغبار البينجمي أن يلطخ منظر مجرة درب التبانة من الأرض. تضمن ذلك دمج ملاحظاتهم مع الخصائص المعروفة للغبار والنجوم لإعادة بناء التوزيع الحقيقي للنجوم في المجرة.
وجد العلماء أنهم إذا تتبعوا متوسط المحتوى المعدني للنجوم من قلب مجرة درب التبانة إلى الخارج ، فإنه يزداد ، ويصل إلى محتوى معدني قريب من محتوى شمسنا على مسافة حوالي 23000 سنة ضوئية من المركز. (تقع الشمس على بعد حوالي 26000 سنة ضوئية من قلب المجرة).
ومع ذلك ، على مسافات أكبر من قلب مجرة درب التبانة ، ينخفض متوسط المحتوى المعدني ، ليصل إلى حوالي ثلث قيمة الشمس على بعد حوالي 50000 سنة ضوئية من مركز المجرة.
لمعرفة سبب وجود هذا الحزام المعدني ، نظر الباحثون إلى النجوم بناءً على فئتهم العمرية. ووجدوا أن كل فئة عمرية اتبعت اتجاهًا حيث يوجد محتوى معدني أكبر بالقرب من قلب مجرة درب التبانة وأقل من المعدن. ومع ذلك ، فإن النجوم الأكبر سناً ذات المحتوى المعدني المنخفض تكون أكثر وفرة بالقرب من قلب المجرة ، بينما النجوم الأصغر سنًا تكون أكثر تواترًا بعيدًا. أدى هذا إلى نمط الفلزية الذي اكتشفه العلماء.
ثم قارن علماء الفلك مجرة درب التبانة مع 321 مجرة في مسح MaNGA بكتل مماثلة لمجرتنا التي تتميز أيضًا بكميات مماثلة من النجوم. هذه المجرات كلها مرئية أيضًا وجهاً لوجه ، مما يساعد الباحثين على معرفة كيف تختلف مستويات المعادن عبر كل مجرة. استخدم العلماء نفس المعايير لتحديد 134 مجرة شبيهة بدرب التبانة في محاكاة TNG50.
بشكل عام ، وجد علماء الفلك أن مجرة درب التبانة ليست شائعة ولكنها ليست فريدة بين المجرات. أظهر حوالي 1 ٪ فقط من المجرات في عينة MaNGA و 11 ٪ من المجرات في محاكاة TNG50 نمطًا مشابهًا من المعادن لمجرة درب التبانة. لاحظوا أن هذا التناقض بين 1 و 11 ٪ قد يكون بسبب عدم اليقين في بيانات MaNGA والقيود المفروضة على دقة محاكاة TNG50 في نمذجة الكون.
بالإضافة إلى ذلك ، وجد الفريق أن الطبيعة الكيميائية لمجرة درب التبانة نادرة بين المجرات من حيث شكلها وبنيتها الخشنة.
قال بيرجمان: “المعنى الأساسي هو أن مجرتنا درب التبانة ليست مجرة نموذجية شبيهة بدرب التبانة”. “بعبارة أخرى ، ربما تكون مجرة درب التبانة قد تطورت بشكل مختلف ، مقارنة بأخرى مثلها.”
قصص ذات الصلة:
– كيف تبدو مجرة درب التبانة؟
– البحث عن حياة غريبة (مرجع)
– لماذا تمتلك مجرة درب التبانة أذرع لولبية؟ تساعد بيانات Gaia الجديدة في حل اللغز
عندما يتعلق الأمر بالسبب الذي يجعل مجرة درب التبانة تبدو غير عادية ، لاحظ العلماء أن الندرة النسبية للنجوم الغنية بالمعادن بالقرب من مركز مجرتنا قد تكون مرتبطة بتكوين ما يسمى بالانتفاخ ، وهي منطقة كروية تقريبًا من النجوم الأكبر سناً المحيطة بالمجرة. مركز على مسافة حوالي 5000 سنة ضوئية. من المحتمل أن يكون ولادة الانتفاخ قد استنفد معظم غاز الهيدروجين في المنطقة ، مما يجعل تشكيل النجوم اللاحق أكثر صعوبة.
وقال الباحثون إنه من الممكن أيضًا أن تكون مجرتنا مركزية ثقب أسود عملاق قد يكون في مرحلة ما نشطًا بشكل غير عادي ، مما يؤدي إلى إطلاق الجسيمات والإشعاعات التي تمنع تكوين النجوم.
وأضاف أعضاء الفريق أن الندرة النسبية للمعادن في القرص الخارجي لمجرة درب التبانة يمكن تفسيرها أيضًا بعدد من السيناريوهات المختلفة. على سبيل المثال ، ربما تكون مجرتنا قد ابتلعت مجرة أصغر بها غاز يحتوي على القليل جدًا من المعادن. ربما يكون هذا الغاز قد خدم لاحقًا كمادة خام للنجوم ذات المعادن الأقل في القرص الخارجي لمجرة درب التبانة. قد تكون التقديرات التي يمتلكها علماء الفلك حاليًا لمدى القرص الخارجي لمجرة درب التبانة معطلة أيضًا ، مما يحرف مدى اختلاف مجرة درب التبانة مقارنة بالمجرات الأخرى.
في الدراسة الجديدة ، ركز الباحثون على الحديد ، لأنه من السهل نسبيًا قياس هذا المعدن في النجوم في مجرة درب التبانة.
قال بيرجمان: “سيكون أحد التوجهات البحثية المثيرة للاهتمام محاولة قياس المزيد من العناصر الكيميائية”. “على سبيل المثال ، يمكن أيضًا قياس الأكسجين ، وهو عنصر أساسي للحياة على الأرض ، في مجرات أخرى ، وسنحصل قريبًا على الكثير من البيانات للتطور الكيميائي للأكسجين في مجرة درب التبانة – على سبيل المثال من 4MOST [at the Paranal Observatory in Chile.] عنصر آخر محتمل هو الكربون “.
شرح العلماء بالتفصيل النتائج التي توصلوا إليها على الإنترنت في 22 يونيو في مجلة Nature Astronomy.