القائمة الرئيسية

الصفحات

المجرات البدائية تجوب الضوء الرائع حول مجرة ​​درب التبانة

مجرتنا درب التبانة الحلزونية المضاءة بالنجوم قديمة جدًا. في الواقع ، إنه قديم قدم الكون المرئي نفسه تقريبًا. تشير أحدث التقديرات إلى أن مجرتنا يبلغ عمرها 13.51 مليار سنة - عجلة بدائية أنيقة ومهيبة تدور في اتساع الزمكان. ولدت المجرات التي تؤدي رقصة دائرية في جميع أنحاء الكون في العصور القديمة جدًا ، وبدأت نجومها تضيء الكون البدائي بعد أقل من مليار سنة من ولادة الانفجار العظيم قبل 14 مليار سنة تقريبًا. في أغسطس 2018 ، أصدر فريق من علماء الفلك الدوليين نتائجهم الجديدة التي توضح أن بعض المجرات الساتلية الخافتة التي تدور حول مجرتنا درب التبانة هي من أوائل المجرات التي ولدت في الكون. مع ولادة المجرات الأولى ، أضاء الكون مثل لهب الشمعة ، ووضع حدًا لما يسمى بـ العصور الكونية المظلمة عندما كانت مساحة من السواد المذهل الذي لا يمكن تصوره.

أجرى البحث الجديد فريق من العلماء ، من بينهم الفيزيائيان الدكتور كارلوس فرينك والدكتور أليس ديسون من معهد علم الكونيات الحسابي (ICC) في جامعة دورهام (المملكة المتحدة) والدكتور سوناك بوس من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) في كامبريدج ، ماساتشوستس (الولايات المتحدة). تشير النتائج التي توصلوا إليها إلى أن المجرات الفضائية أطلق عليها اسم Seque-1 ، Bootes I ، Tucana II و Ursa الرائد الأول يزيد عمرها عن 13 مليار سنة.

الأستاذ كارلوس فرينك ، مدير جامعة دورهام المحكمة الجنائية الدولية لوحظ في 17 أغسطس 2018 بيان صحفي لجامعة دورهام أن "العثور على بعض من أوائل المجرات التي تشكلت في كوننا يدور في الفناء الخلفي لمجرة درب التبانة هو المكافئ الفلكي للعثور على بقايا البشر الأوائل الذين سكنوا الأرض. إنه مثير للغاية. اكتشافنا يدعم النموذج الحالي لـ تطور الكون لدينا نموذج لامدا - بارد - مظلمة حيث تدفع الجسيمات الأولية التي تشكل المادة المظلمة التطور الكوني ".

ال المادة المظلمة هو شكل غامض للمادة يختلف عن المادة الذرية المألوفة المدرجة في الجدول الدوري للعناصر. يقترح العديد من علماء الفيزياء أن المادة المظلمة يتكون من جسيمات غير ذرية غريبة لا تتفاعل مع الضوء أو أي شكل آخر من أشكال الإشعاع الكهرومغناطيسي - ولهذا السبب المادة المظلمة غير مرئي. على الرغم من الشفافية المثيرة للفضول ، فإن العلماء شبه متأكدين من أن المادة المظلمة موجود حقًا لأنه يمكن ملاحظة آثار الجاذبية على تلك الأجسام التي يستطيع علماء الفلك رؤيتها - مثل النجوم ، والمجرات المضاءة بالنجوم ، وسحب الغاز المتوهج. ال المادة المظلمة أكثر وفرة بكثير من المادة الذرية "العادية" التي تتكون منها مكونات الكون التي يجدها البشر على الأرض مألوفة.

نهاية الكوسمولوجية العصور المظلمة

كانت الذرات الأولى عبارة عن ذرات هيدروجين - الهيدروجين هو أبسط العناصر الذرية وأكثرها وفرة وأخفها في الكون. تشكل الهيدروجين لأول مرة في كرة النار المتصاعدة بشكل كبير للانفجار العظيم نفسه (تخليق النواة الانفجار العظيم). تجمعت ذرات الهيدروجين التي كانت موجودة عندما كان عمر الكون 380،000 سنة فقط معًا لتكوين السحب - ثم بدأت في البرودة ببطء وتتحول إلى كتل صغيرة ، الهالات، التي كانت تتألف من الغريبة المادة المظلمة.

يشار إلى مرحلة التبريد هذه عمومًا باسم العصور الكونية المظلمة ودام حوالي 100 مليون سنة. مع مرور الوقت ، برد الغاز أخيرًا داخل الهالات أصبح غير مستقر - ونتيجة لعدم الاستقرار هذا ، ولد الجيل الأول من نجوم الأطفال النارية. كانت هذه الأجسام المولودة حديثًا هي المجرات الأولى التي تعيش في الكون البدائي.

أشعلت ولادة المجرات الأولى حرائق الكون ، وجلبت العصور الكونية المظلمة إلى نهاية رائعة. النموذج الأكثر قبولًا في تفسير تكوين المجرات ، هو سيناريو من أسفل إلى أعلى، يقترح أن المجرات الكبيرة مثل مجرة ​​درب التبانة كانت نادرة في الكون القديم ، وأنها اكتسبت في النهاية كتلتها الضخمة الأكثر نضجًا نتيجة تصادمات واندماجات صغيرة نسبيًا بدائي الهياكل في الكون القديم. كانت معظم المجرات البدائية حوالي عُشر حجم مجرتنا الكبيرة ، لكنها كانت مضيئة لأنها كانت تخلق بسرعة عددًا لا يحصى من النجوم الصغيرة الناريّة. هذه الهياكل المجرية القديمة الساطعة ، وإن كانت صغيرة ، كانت بمثابة "الأجنة" التي أصبحت في النهاية المجرات الناضجة التي ترحل الضوء الرائع في الكون اليوم.

في ظل الظلام الغريب الذي كان الكون البدائي ، التقت السحب المعتمة من الغاز البكر مع بعضها البعض ثم تجمعت على طول الخيوط الهائلة الضخمة للغاية التي تنسج ما يشير إليه علماء الكونيات باسم كوزميك ويب. وقد تم أيضًا تشبيه هذا الهيكل الغريب الشبيه بالويب بإسفنجة طبيعية أو قرص عسل. تتكون هذه الخيوط الضخمة - التي تشكل الهيكل الواسع النطاق للكون - من الكائنات الغريبة المادة المظلمة. هؤلاء خيوط المادة المظلمة هي السقالات التي تمسك بالمجرات ، ومجموعات المجرات ، ومجموعات المجرات ، وكلها معلقة على طول هذه الشبكة الكونية الغريبة مثل قطرات الندى المتلألئة على شبكة بعض العنكبوت الهائل المخفي. ال المادة المظلمة أكثر وفرة بكثير مما يسمى بالمادة الذرية "العادية". على الرغم من أن المادة الذرية "العادية" تمثل 4٪ ضئيلة من كتلة طاقة الكون ، إلا أنها هي التي جعلت الحياة ممكنة. تشكلت معظم العناصر الأثقل ، التي تتكون من مادة ذرية "عادية" ، في قلوب بلايين الكون الملتهبة على أساس بلايين النجوم التي خلقت عناصر ذرية أثقل وأثقل بشكل متزايد من العناصر الأخف وزنا. لم يخلق الانفجار العظيم سوى أخف العناصر الذرية - الهيدروجين والهيليوم وآثار الليثيوم - لكن النجوم خلقت الباقي. علاوة على ذلك ، عندما انتهت النجوم الضخمة الصهر النووي "تعيش" في انفجارات المستعرات الأعظمية الكارثية ، خلقت أثقل العناصر الذرية على الإطلاق - مثل الذهب. الحديد في دمك ، والكالسيوم في عظامك ، والماء الذي تشربه ، والأكسجين الذي تتنفسه ، كلها مخلوقة من النجوم. نحن نجوم.

كانت المجرات البدائية عبارة عن كتل مظلمة ومعتمة من غاز الهيدروجين الأصلي ، تتدحرج بلطف إلى قلوب هالات المادة المظلمة، و هؤلاء المجرات الأولية انتزع الجيل الأول من النجوم. أضاءت النجوم المبهرة والغازات المتوهجة الساخنة ما كان مساحة ضبابية.

الأقمار الصناعية التي تدور حول مجرتنا

تحتوي مجرتنا درب التبانة على العديد من المجرات الأصغر المرتبطة جاذبيًا بها كجزء من المجموعة الفرعية لمجرتنا. مضيفنا المجرة والمرافقة لها حاشية من المجرات الفضائية الصغيرة ، هي جزء من مجموعة المجرات المحلية ، والتي يطلق عليها بشكل مناسب اسم المجموعة المحلية.

هناك 59 مجرة ​​أصغر معروف أنها تقوم برقصتها الكونية خلال 1.4 مليون سنة ضوئية من مجرة ​​درب التبانة. ومع ذلك ، ليس كل منهم في مدار حول مجرتنا. في الواقع ، قد تكون بعض هذه المجرات الأصغر في الواقع تدور حول مجرات تابعة أخرى. ال كبير و صغير غيوم ماجلان هي المجرات الساتلية الوحيدة التي يمكن رؤيتها دون مساعدة منظار أو تلسكوبات ، وقد لوحظ كلاهما بالعين البشرية المجردة منذ عصور ما قبل التاريخ. القياسات التي حصل عليها علماء الفلك في عام 2006 باستخدام تلسكوب هابل الفضائي (HST)، تشير إلى أن الثنائي غيوم ماجلان قد يكون حقًا يسافر بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يكون في مدار حول مجرة ​​درب التبانة. من بين المجرات الصغيرة التي تأكد وجودها في المدار ، أكبرها هو مجرة القوس القزم البيضاوي، التي يبلغ قطرها حوالي 8500 سنة ضوئية - أو حوالي خمس قطر مجرتنا درب التبانة.

تدور الأقمار الصناعية في مجرتنا من حوالي 1000 سنة ضوئية من الحافة الخارجية لقرصها إلى الحافة الخارجية له هالة المادة المظلمة حوالي 980 × 10 إلى القوة الثالثة سنة ضوئية من مركز المجرة. عادة ما يتم استنفاد الأقمار الصناعية المجرية الصغيرة الدائرية من غاز الهيدروجين بالمقارنة مع تلك الموجودة في المدار البعيد. هذا لأن الغاز الساخن الكثيف للحرق هالة من مجرة ​​درب التبانة يزيل الغاز البارد من الأقمار الصناعية المؤسفة. لا تزال الأقمار الصناعية التي تتواجد خارج تلك المنطقة قادرة على السيطرة بقوة على كميات وفيرة من الغاز.

المأساوي مجرة القوس القزم الكروية تلتهمه مجرة ​​درب التبانة حاليًا ، ومحكوم عليها أن تسافر عبرها خلال المائة مليون سنة القادمة. ال تيار القوس عبارة عن شريط من النجوم يُعتقد أنه كان عبارة عن قرص مجرة ​​قزم يدور حوله ، وقد تم تعطيله تمامًا بسبب احتضان جاذبية مجرتنا القوي والذي لا يرحم.

تنطلق الضوء الرائع

حدد فريق العلماء الدوليين الذين أصدروا نتائجهم الجديدة في أغسطس 2018 مجموعتين متميزتين من مجرات الأقمار الصناعية التي تدور حول مجراتنا.

تتكون المجموعة الأولى من المجرات الخافتة للغاية والتي من المحتمل أن تكون قد ولدت خلال العصر البدائي العصور الكونية المظلمة. المجموعة الثانية أكثر إشراقًا إلى حد ما وتتكون من مجرات ولدت بعد مئات الملايين من السنين. ظهرت هذه المجموعة الأخيرة من الأقمار الصناعية الأكثر سطوعًا قليلاً عندما كان الهيدروجين الذي تأين بفعل الأشعة فوق البنفسجية الشديدة (التي أطلقتها النجوم الأولى في الفضاء) قادرًا على التبريد إلى كتلة أكبر. الهالات من غير المرئي المادة المظلمة.

تم تشجيع الباحثين أكثر عندما وجدوا أن نموذجًا لتشكيل المجرات ، صاغوه سابقًا ، يتفق تمامًا مع البيانات الجديدة. سمح لهم ذلك بالاستمرار في تحديد أوقات تكوين المجرات الساتلية.

"أحد الجوانب اللطيفة لهذا العمل هو أنه يسلط الضوء على التكامل بين تنبؤات النموذج النظري والبيانات الحقيقية. قبل عقد من الزمان ، كانت أضعف المجرات بالقرب من مجرة ​​درب التبانة ستختفي. تعدادات المجرات الحالية والمستقبلية ، ظهرت مجموعة جديدة كاملة من أصغر المجرات إلى النور ، مما يسمح لنا باختبار النماذج النظرية في أنظمة جديدة "، أوضح الدكتور سوناك بوس في 17 أغسطس 2018 بيان صحفي لجامعة دورهام. كان الدكتور بوس طالب دكتوراه في المحكمة الجنائية الدولية عندما بدأ هذا البحث وهو الآن زميل باحث في CfA.

دمرت الأشعة فوق البنفسجية القوية ، التي أطلقها الجيل الأول من المجرات في الزمكان للرقص في الكون ، ذرات الهيدروجين العالقة بواسطة مؤين لهم - مما يعني أنه ضرب إلكتروناتهم. هذا جعل من الصعب على هذا الغاز أن يبرد بدرجة كافية لولادة نجوم صغار ملتهبة. على الرغم من أنه يبدو غير بديهي ، يجب أن تصبح الأمور شديدة البرودة حتى يتشكل نجم جديد ساخن.

توقفت العملية القديمة لتشكيل المجرات بشكل صارخ ولم تتمكن أي مجرات جديدة من التكون خلال المليار سنة القادمة. ومع ذلك ، بعد فترة طويلة ، فإن هالات المادة المظلمة نما بشكل هائل لدرجة أنه حتى الغاز المؤين كان قادرًا على التبريد. استؤنف تشكيل المجرات ، مما أدى في النهاية إلى إنشاء مجرات رائعة مضاءة بالنجوم مثل مجرتنا درب التبانة.

الدكتور أليس ديسون ، وهو زميل أبحاث جامعي في الجمعية الملكية (المملكة المتحدة) في المحكمة الجنائية الدولية علّق للصحافة في 27 أغسطس 2018 قائلاً: "هذا مثال رائع على كيفية استخدام ملاحظات أصغر المجرات القزمة الموجودة في مجرتنا درب التبانة للتعرف على الكون المبكر".


تعليقات