العثور على بقايا مجرة قديمة تسمى “لوكي” داخل مجرة درب التبانة
حدد علماء الفلك بعض النجوم الغريبة في درب التبانة ربما كانت تنتمي ذات يوم إلى مجرة مختلفة.
ومن خلال دراسة كيمياء هذه النجوم وحركتها بالقرب من قرص المجرة، وجد الباحثون أن المجرة موطن النجوم، الملقبة بـ “لوكي”، ربما اندمجت مع مجرتنا قبل حوالي 10 مليارات سنة.
قد ترغب
المجرات الضخمة لا تولد كاملة. يتم تجميعها على مدى مليارات السنين من خلال عمليات الاندماج مع المجرات الأصغر، والتي يتم امتصاصها في بعض الأحيان. في الكون المبكر، بعد وقت قصير من الانفجار العظيموتجمعت المادة في سحب من الغاز انهارت لتشكل المجرات البدائية الأولى. ثم اندمجت هذه الأنظمة الصغيرة مع بعضها البعض، واندمجت وتراكمت تدريجيًا في الهياكل الكبيرة التي نراها اليوم.
وفي الدراسة الجديدة التي نشرت في 23 مارس في مجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكيةحدد علماء الفلك 20 نجمًا قديمًا فقيرًا جدًا بالمعادن تدور بالقرب من قرص المجرة – وهي المنطقة المسطحة الدوارة في درب التبانة حيث توجد معظم النجوم، بما في ذلك الشمس – وفحصوا ما إذا كان الاندماج السابق قد يفسر ما كانوا يرونه.
الطابع الزمني الكيميائي
كانت النجوم الأولى التي تشكلت في الكون مكونة من الهيدروجين والهيليوم. فقط داخل تلك النجوم المبكرة اندمج الهيدروجين والهيليوم لتكوين عناصر أثقل، والتي يسميها علماء الفلك المعادن. وعندما انفجرت هذه النجوم في النهاية، قامت بإثراء الغاز المحيط بتلك المعادن. ولذلك فإن كل جيل متتالي من النجوم يولد من مادة أكثر ثراءً بقليل من سابقتها.
عندما اصطدمت هذه المجرات الصغيرة واندمجت، ظهرت نجومها وغازاتها و المادة المظلمة أصبحت جزءًا من درب التبانة الشابة المتنامية. ولهذا السبب، تشير عمليات المحاكاة الحاسوبية إلى أنه من المتوقع العثور على النجوم الناتجة عن عمليات الاندماج الأولى في أماكن أعمق داخل مجرة درب التبانة اليوم، في حين أن النجوم من المجرات التي اندمجت لاحقًا من المرجح أن تكون متناثرة بعيدًا في الهالة المجرية – وهي منطقة كروية واسعة تمتد إلى ما وراء القرص اللامع.
ومع ذلك، تم العثور على عدد قليل جدًا من النجوم الفقيرة بالمعادن في المناطق الداخلية من درب التبانة لاختبار هذه الفكرة. لذلك، عندما حدد الفريق 20 نجمًا فقيرًا بالمعادن تدور بالقرب من قرص المجرة، تساءلوا عما إذا كانت النجوم يمكن أن تكون بقايا اندماج قديم.
ويشتبه في أن مجرة درب التبانة قد اندمجت مع ما يصل إلى اثنتي عشرة أو أكثر من المجرات القزمة على مدار تاريخها الممتد لـ 12 مليار عام. تُظهر خريطة تلسكوب غايا هذه مواقع مجموعات النجوم من عمليات الاندماج المشتبه بها باللون الأرجواني.
(حقوق الصورة: وكالة الفضاء الأوروبية/غايا/DPAC)
الغميضة
حدد الفريق هذه النجوم من كتالوج موجود للنجوم الفقيرة بالمعادن. وقد لاحظوا كل واحدة منها باستخدام مقياس طيفي قوي في تلسكوب كندا-فرنسا-هاواي، الذي كشف عن وفرة المواد الكيميائية فيها. وباستخدام بيانات موضعية دقيقة من تلسكوب جايا الفضائي، قاموا بحساب مسافات النجوم وكيفية دورانها في مجرتنا.
وقال سيستيتو إن “مزيجًا من المعلومات من الكيمياء ومدارات هذه النجوم” دفعهم إلى فحص أصل النجوم. فبدلاً من الانجراف عبر هالة المجرة، حيث تم رصد النجوم القديمة الفقيرة بالمعادن في الغالب، كانت هذه النجوم تتتبع مسارات قريبة من قرص درب التبانة على بعد 6500 سنة ضوئية فقط من الشمس.
ماذا تقرأ بعد ذلك
وقال: “عادة ما تكون النجوم الموجودة في القرص غنية بالمعادن وأصغر سنا، مثل الشمس، بينما نجومنا [in the study] قديمة وفقيرة جدًا بالمعادن (كما هو الحال في المجرات القزمة).”
بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على بعض هذه النجوم تتحرك في نفس اتجاه دوران مجرة درب التبانة، بينما يتحرك البعض الآخر في الاتجاه المعاكس. لكن هاتين المجموعتين لم تظهرا أي اختلاف في وفرتهما الكيميائية. كان تفسير كيف يمكن لمجرة ساقطة واحدة أن تترك النجوم تتحرك في اتجاهين متعاكسين أمرًا صعبًا أيضًا.
جاءت الإجابة من المحاكاة الحاسوبية لتكوين المجرات. إذا حدث الاندماج في وقت مبكر بما فيه الكفاية، عندما كانت مجرة درب التبانة الناشئة لا تزال خفيفة الوزن ولم تستقر بعد في قرص دوار، فستكون لدى المجرة المتساقطة ما يكفي من الحرية لتشتيت نجومها في كل الاتجاهات.
وأوضح سيستيتو: “قد يكون تاريخ الاندماج المبكر لمجرة كبيرة فوضويًا للغاية، حيث تندمج العديد من الأنظمة الأصغر معًا وتنتشر نجومها في العديد من المدارات المختلفة”. يمكن أن ينتج عن هذا السيناريو مدارات تقدمية ورجعية، مما يضع حدث الاندماج بعد حوالي 3 مليارات سنة من الانفجار الكبير.
ونتيجة لذلك، أظهرت عمليات المحاكاة أن مجرة قزمة واحدة ابتلعتها مجرة درب التبانة الفتية منذ أكثر من 10 مليارات سنة، يمكن أن تكون قد بعثرت نجومها في النمط المداري المرصود اليوم. وساعدت النماذج أيضًا في تقدير الكتلة الإجمالية لهذه المجرة بحوالي 1.4 مليار كتلة شمسية.
أطلق الفريق على هذه المجرة الساقطة اسم Loki.
وقال سيستيتو: “لوكي، في الأساطير الإسكندنافية، هو إله الأذى، وكمحتال، من الصعب فك نواياه”. “وبالمثل، أعطتنا نجومنا المتراكمة بعض الوقت الصعب في فهم أصلها.”
يستمر البحث
أنيرود شيتيوقال عالم الفيزياء الفلكية في جامعة ستانفورد، والذي لم يكن جزءًا من الدراسة، لموقع Live Science إن الاكتشاف الجديد يبشر بالخير.
وكتب تشيتي في رسالة بالبريد الإلكتروني: “إن تحليل الوفرة الكيميائية مثير للاهتمام، وجزء من الحجة يعتمد على حقيقة أن كيمياء النجوم تبدو أكثر تجمعًا من تلك الموجودة في هالة درب التبانة”. “هذا مثال جيد على نوع الاكتشاف الذي يمكن أن تظهره تلك العينات أو تتحقق منه.”
ومع ذلك، فإن النتائج الجديدة لا تصل إلى مستوى اليقين. واعترف سيستيتو بأن هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لتأكيدها.
وقال سيستيتو: “إن عملنا محدود بالتأكيد من حيث عدد النجوم المرصودة”. إن مراقبة النجوم باستخدام التحليل الطيفي عالي الدقة تستغرق وقتًا طويلاً، حيث يتطلب كل نجم حوالي أربع ساعات من وقت التلسكوب، وهذا هو سبب صغر العينة الحالية.
نظرًا لأن الباحثين ما زالوا في المراحل الأولى من استكشاف التوقيعات الكيميائية للنجوم ذات المعادن الأقل في قرص درب التبانة، فإنه يظل من المعقول أن تنتمي هذه النجوم إلى مجموعة فرعية من النجوم أو البنية التحتية داخل درب التبانة، كما أشار تشيتي. وقال: “إنني أتطلع إلى ما قد يظهره العمل المستقبلي الذي يرسم خرائط كيمياء عينات كبيرة من النجوم الفقيرة جدًا بالمعادن في قرص درب التبانة”.
لتأكيد طبيعة لوكي، سيحتاج الفريق إلى مراقبة نجومه والأهداف الأخرى غير لوكي باستخدام نفس إعداد التلسكوب لفهم الاختلافات بين هذا النظام والأجزاء الأخرى من هالة درب التبانة بشكل أفضل.
ومن خلال المرافق الطيفية المتقدمة القادمة، سيتمكن علماء الفلك من مراقبة مئات النجوم من خلال البيانات المتاحة عالية الجودة حول مساراتها ووفرتها الكيميائية. يعتقد سيستيتو أن البحث لا ينبغي أن يقتصر على الهالة. يمكن للأنظمة الخفية في المناطق الداخلية من المجرة أن تحمل أدلة حول المجرات البدائية للكون الشاب، على الرغم من أن اكتشافها في القرص المزدحم سيكون أمرًا صعبًا.
سيستيتو، إف.، فرنانديز-ألفار، إي.، بروكس، آر.، أولسون، إي.، كاريجي، إل.، جوفري، بي.، دي بريتو سيلفا، دي.، إلدريدج، سي جيه.إل، فيتالي، إس.، فين، KA، هيل، في.، أرديرن أرينتسن، أ.، كوردوباتيس، جي، مارتن، نافارو، جي إن، ستاركينبرج، ج.ن. E.، تيسيرا، P.B.، جابلونكا، P.، لاردو، C.، . . . أمايو، أ. (2026). نظام قديم مختبئ في مستوى المجرة؟ الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية, 548(2).