يرسم علماء الفلك حدود قرص تشكيل النجوم في درب التبانة

اكتشف الباحثون أين تنتهي منطقة تشكل النجوم الرئيسية في مجرة ​​درب التبانة. ويبلغ الحد الأقصى حوالي 40 ألف سنة ضوئية من مركز المجرة. وبعد هذه الحدود، تنخفض ولادة النجوم الجديدة بشكل كبير. ويحل هذا الاكتشاف السؤال الذي أثار اهتمام علماء الفلك لعقود من الزمن، ويكشف كيف تم هيكلة مجرتنا على مدى مليارات السنين.

وجمع البحث بين بيانات عمر النجوم والمحاكاة الحاسوبية المتقدمة لتحديد نمط فريد على شكل حرف U في توزيع النجوم حسب عمرها وبعدها عن قلب المجرة. كان هذا النمط بمثابة المفتاح لكشف المكان الذي ينتهي فيه قرص تشكيل النجوم بالضبط.

يكشف النمط على شكل حرف U عن حدود المجرة

لقد عرف علماء الفلك دائمًا أن المجرات لا تشكل النجوم بشكل موحد. تبدأ العملية في المناطق المركزية الأكثر كثافة وتتوسع ببطء إلى الخارج مع مرور الوقت – وهي ظاهرة تسمى النمو “من الداخل إلى الخارج”. وهذا يعني أن النجوم البعيدة عن المركز تكون أصغر سنًا في المتوسط.

ويبدو أن البيانات الأولية تؤكد هذا الاتجاه بالضبط. ومع ذلك، عند الوصول إلى ما بين 35 و40 ألف سنة ضوئية من المركز، حدث شيء غير متوقع: أصبحت النجوم أكبر سنًا مرة أخرى مع زيادة المسافة. أنشأ هذا النمط المقلوب رسمًا بيانيًا بخصائص الوادي على شكل حرف U. وأدرك الفريق البحثي أن الحد الأدنى لنقطة العمر يتزامن مع انخفاض حاد في كفاءة تكوين النجوم، مما يؤكد أن الحافة الحقيقية لقرص التكوين تقع هناك.

كيف توصل علماء الفلك إلى الجواب؟

استخدم العمل عمليات المحاكاة التي يتم تشغيلها على أجهزة الكمبيوتر العملاقة لتحديد الآليات الفيزيائية المسؤولة عن الخصائص المرصودة. وشارك في البحث جواو أمارانتي، عالم الفلك البرازيلي الموجود حاليا في جامعة شنغهاي جياو تونغ. وأوضح: “لقد ساعدتنا عمليات المحاكاة هذه على توضيح كيف تشكل الهجرة النجمية المظهر الجانبي للعمر النجمي للمجرات، مما يسمح لنا بتحديد حافة قرص تشكيل النجوم في مجرتنا”.

وكان هذا النهج مبتكرا. وجمعت قياسات أعمار النجوم العملاقة – والتي هي أسهل من حيث التاريخ – مع أحدث نماذج الكمبيوتر. أثبت هذا التقاطع بين البيانات الرصدية والنظرية فعاليته في حل مشكلة ظلت مفتوحة.

سر النجوم وراء الحدود

بقي سؤال واحد: إذا انخفض تكوين النجوم بشكل كبير عند هذه الحدود، فلماذا توجد نجوم وراءها؟

Leia Também

اجتماع بيركشاير يكشف عن عصر متغير مع ظهور جريج أبيل في أوماها

بيركشاير هاثاواي تقلل الحضور في حدث التسوق السنوي، مع تسليط الضوء على جريج أبيل

الغاز الذي يزيد عن 8 دولارات يجعل سائقي لوس أنجلوس ينفقون 100 دولار لكل تعبئة

الجواب يكمن في عملية تسمى الهجرة الشعاعية. يمكن للنجوم أن تتنقل عبر الموجات الحلزونية التي تجتاح المجرة، حيث يتم نقلها تدريجيًا بعيدًا عن أماكن ميلادها. وبما أن هذه الهجرة بطيئة وعشوائية، فإن النجوم الأبعد تصبح في نهاية المطاف هي الأقدم. وتتحرك أيضًا في مدارات شبه دائرية، مما يستبعد احتمالية قذفها عن طريق الاصطدام مع مجرات أخرى. إن وجودها في القرص الخارجي هو نتيجة للديناميكيات الداخلية المستمرة لمجرة درب التبانة.

ويبرز علماء الفلك أن هذه الحركة التدريجية تفسر وجود النجوم القديمة في مناطق لا تولد فيها نجوم جديدة عمليا. إنها ظاهرة صامتة، تراكمت على مدى مليارات السنين، ولكنها حاسمة بالنسبة للبنية الحالية للمجرة.

ما يتبقى أن يتم اكتشافه

الآلية الدقيقة التي تتسبب في انخفاض تكوين النجوم بشكل كبير في هذا نصف القطر المحدد لا تزال غير واضحة. المشتبه بهم الرئيسيون هم:

• الشريط المركزي للمجرة، والذي يمكن أن يتسبب تأثير جاذبيته في تراكم الغاز عند أنصاف أقطار معينة ومن ثم منع التكوين خارجها
• الانحناء الخارجي لقرص المجرة، والذي يمكن أن يقطع إمدادات الغاز البارد اللازم لتشكيل نجوم جديدة
• العمليات التي لم يتم تحديدها بعد تقلل من كفاءة تكثيف الغاز في المناطق الطرفية

وينبغي أن توفر المسوحات الرصدية الجديدة بيانات أكثر تفصيلاً في السنوات القادمة لتحسين هذه القياسات وتحديد العمليات الفيزيائية الدقيقة. ستجعل التلسكوبات الأكثر قوة من الممكن قياس أعمار النجوم بدقة أكبر ورسم خريطة لبنية القرص الخارجي بدقة لم يتم تحقيقها من قبل.

علم الآثار المجرية والمستقبل

يوضح هذا البحث كيف أصبحت الأعمار النجمية – التي كان من الصعب للغاية قياسها بدقة – أداة قوية لعلم الآثار المجرية. يستطيع علماء الفلك الآن قراءة تاريخ مجرة ​​درب التبانة المكتوب في النجوم التي تتكون منها، وتتبع كيفية تكوينها وتطورها على مدى مليارات السنين.

يمهد هذا الاكتشاف الطريق لإجراء تحقيقات جديدة حول كيفية نمو المجرات وتنظيم نفسها بشكل عام. إذا تم العثور على نفس النمط على شكل حرف U في مجرات أخرى قريبة، فهذا يشير إلى أن عملية النمو “من الداخل إلى الخارج” هي عملية عالمية. إذا أظهرت المجرات الأخرى أنماطًا مختلفة، فسيكون لدى علماء الفلك أدلة حول كيفية تأثير العوامل المحلية – الاصطدامات والبيئة الكونية ونوع المجرة – على تكوين النجوم.