إن حجم مجرة درب التبانة كبير بقدر ما هي عليه بسبب الاصطدامات والاندماجات مع المجرات الأخرى. هذه عملية فوضوية، ونحن نرى نفس الشيء يحدث مع المجرات الأخرى في جميع أنحاء الكون.
حاليًا، نرى مجرة درب التبانة وهي تتغذى على مجرتين تابعتين لها، سحابتي ماجلان الكبرى والصغرى. من المحتمل أن يكون مصيرهم محددًا، وسيتم استيعابهم في مجرتنا.
ويعتقد الباحثون أن آخر اندماج كبير حدث في الماضي البعيد لمجرة درب التبانة، منذ ما بين 8 و11 مليار سنة. لكن الأبحاث الجديدة تضخم فكرة أنها كانت أحدث بكثير: قبل أقل من 3 مليارات سنة.
هذه الرؤية الجديدة لتاريخ المجرة تأتي من مهمة غايا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. تم إطلاق غايا في عام 2013، وهو مشغول برسم خرائط لمليار جسم فلكي، معظمها نجوم. فهو يقيسها بشكل متكرر، ويحدد قياسات دقيقة لمواقعها وحركاتها.
تعرض ورقة جديدة نشرت في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية النتائج. إنه بعنوان “إن حطام “الاندماج الرئيسي الأخير” لا يزال شابًا ديناميكيًا.” المؤلف الرئيسي هو توماس دونلون، باحث ما بعد الدكتوراه في الفيزياء وعلم الفلك في جامعة ألاباما، هانتسفيل. كان دونلون يدرس عمليات الاندماج في درب التبانة لعدة سنوات، ونشر أعمالًا أخرى حول هذا الموضوع.
وفي كل مرة تصطدم مجرة أخرى وتندمج مع مجرة درب التبانة، فإنها تترك التجاعيد. من الواضح أن “التجاعيد” ليست مصطلحًا علميًا. إنه مصطلح شامل لعدة أنواع من الأشكال، بما في ذلك طيات مساحة الطور، والمواد الكاوية، والشيفرون، والأصداف.
وتتحرك هذه التجاعيد عبر مجموعات مختلفة من النجوم داخل مجرة درب التبانة، مما يؤثر على كيفية تحرك النجوم عبر الفضاء. ومن خلال قياس مواقع وسرعات هذه النجوم بدقة كبيرة، يستطيع جايا اكتشاف التجاعيد، وهي بصمة آخر اندماج كبير.
وقال المؤلف الرئيسي دونلون في بيان صحفي: “إننا نصبح أكثر تجعدًا مع تقدمنا في العمر، لكن عملنا يكشف أن العكس هو الصحيح بالنسبة لمجرة درب التبانة. إنها نوع من التجعد الكوني لبنجامين باتون، حيث تصبح أقل تجعدًا بمرور الوقت”.
“من خلال النظر في كيفية تبدد هذه التجاعيد مع مرور الوقت، يمكننا تتبع متى شهدت مجرة درب التبانة آخر تحطم كبير لها – واتضح أن هذا حدث بعد مليارات السنين مما كنا نعتقد”.
تتضمن الجهود المبذولة لفهم الاندماج الكبير الأخير لمجرة درب التبانة (MW) أدلة مختلفة. أحد الأدلة، إلى جانب التجاعيد، هو وجود منطقة غنية بالحديد/H حيث تتبع النجوم مدارًا شديد الانحراف.
نسبة Fe/H للنجم هي بصمة كيميائية، وعندما يجد علماء الفلك مجموعة من النجوم لها نفس البصمة ونفس المدارات، فهذا دليل على أصل مشترك. يُطلق على هذه المجموعة من النجوم أحيانًا اسم “سبلاش”. ربما تكون النجوم الموجودة في سبلاش قد نشأت من سلف غني بـ Fe/H. لديهم مدارات غريبة تبرز من محيطهم. ويعتقد علماء الفلك أنهما تعرضا للتسخين وتغيرت مداراتهما كمنتج ثانوي للاندماج.
هناك تفسيران متنافسان لجميع أدلة الاندماج.
يقول أحدهم أن المجرة القزمة السلفية المسماة Gaia Sausage/Enceladus السجق / إنسيلادوس (GSE) اصطدمت بالقرص الأولي MW منذ ما بين 8 إلى 11 مليار سنة. التفسير الآخر هو أن حدثًا يسمى Virgo Radial Merger (VRM) هو المسؤول عن النجوم الموجودة في الهالة الداخلية. وقد حدث هذا الاصطدام في وقت أحدث بكثير، قبل أقل من 3 مليارات سنة.
يوضح المؤلفون في ورقتهم البحثية: “يقدم هذان السيناريوهان تنبؤات مختلفة حول البنية التي يمكن ملاحظتها في فضاء الطور المحلي، لأن شكل الحطام يعتمد على المدة التي استغرقها في المزج المرحلي”.
تم تحديد التجاعيد الموجودة في MW لأول مرة في بيانات Gaia في عام 2018 وتم تقديمها في هذه الورقة.
“لقد لاحظنا أشكالًا بأشكال مختلفة، مثل الشكل الحلزوني المشابه لقوقعة الحلزون. وقد لوحظ وجود هذه الهياكل الأساسية لأول مرة بفضل الدقة غير المسبوقة للبيانات التي جلبها القمر الصناعي جايا، من وكالة الفضاء الأوروبية ( ESA)”، قالت تيريزا أنتوجا، المؤلفة الأولى للدراسة، في عام 2018.
لكن Gaia أصدرت المزيد من البيانات منذ عام 2018، وهي تدعم سيناريو الاندماج الأحدث، وهو Virgo Radial Merger. تظهر هذه البيانات أن التجاعيد أكثر انتشارًا بكثير من البيانات السابقة والدراسات المبنية عليها.
وقالت المؤلفة المشاركة هايدي جو نيوبيرج، من جامعة كاليفورنيا: “لكي تكون تجاعيد النجوم واضحة كما تظهر في بيانات جايا، يجب أن تكون قد انضمت إلينا قبل أقل من 3 مليارات سنة – أي بعد 5 مليارات سنة على الأقل مما كان يعتقد سابقا”. معهد رينسيلار للفنون التطبيقية.
إذا كانت التجاعيد أقدم بكثير ومتوافقة مع دمج السجق / إنسيلادوس في السيناريو ، سيكون من الصعب تمييزهم.
“تتشكل تجاعيد جديدة للنجوم في كل مرة تتأرجح فيها النجوم ذهابًا وإيابًا عبر مركز درب التبانة. إذا انضمت إلينا قبل 8 مليارات سنة، فسيكون هناك الكثير من التجاعيد بجوار بعضها البعض والتي لن نتمكن من رؤيتها بعد الآن.” وقال نيوبيرج: “إنها ميزات منفصلة”.
هذا لا يعني أنه لا يوجد دليل على اندماج السجق / إنسيلادوس الأقدم. بعض النجوم التي تلمح إلى الاندماج القديم قد تكون من اندماج VRM الأحدث، وربما لا يزال بعضها مرتبطًا باندماج السجق / إنسيلادوس.
من الصعب اكتشاف ذلك، وتلعب عمليات المحاكاة دورًا كبيرًا. أجرى الباحثون في العمل السابق وفي هذا العمل عمليات محاكاة متعددة لمعرفة مدى مطابقتها للأدلة.
“هدفنا هو تحديد الوقت الذي انقضى منذ اصطدام سلف طيات فضاء الطور المحلي بقرص MW”، كما كتب المؤلفون في ورقتهم البحثية.
“يمكننا أن نرى كيف تتغير أشكال وعدد التجاعيد بمرور الوقت باستخدام عمليات الدمج المحاكاة هذه. وهذا يتيح لنا تحديد الوقت الدقيق الذي تتطابق فيه المحاكاة بشكل أفضل مع ما نراه في بيانات Gaia الحقيقية لمجرة درب التبانة اليوم – وهي طريقة استخدمناها في هذا قال توماس: “دراسة جديدة أيضًا”.
“من خلال القيام بذلك، وجدنا أن التجاعيد كانت على الأرجح ناجمة عن اصطدام مجرة قزمة مع درب التبانة منذ حوالي 2.7 مليار سنة. وقد أطلقنا على هذا الحدث اسم “الاندماج الشعاعي للعذراء”. هذه النتائج والاسم يأتي من دراسة سابقة من عام 2019.
نظرًا لأن جايا يقدم المزيد من البيانات مع كل إصدار، فإن علماء الفلك يحصلون على نظرة أفضل على أدلة عمليات الاندماج. أصبح من الواضح أن MW لها تاريخ معقد.
من المحتمل أن تتضمن VRM أكثر من كيان واحد. كان من الممكن أن يكون قد جلب مجموعة كاملة من المجرات القزمة وعناقيد النجوم إلى MW في نفس الوقت تقريبًا. بينما يبحث علماء الفلك في تاريخ اندماج MW بمزيد من التفصيل، فإنهم يأملون في تحديد أي من هذه الأجسام ينتمي إلى VRM الأحدث وأيها ينتمي إلى السجق / إنسيلادوس القديم.
ويضيف توماس: “إن تاريخ درب التبانة تتم إعادة كتابته باستمرار في الوقت الحالي، ويرجع الفضل في ذلك إلى حد كبير إلى البيانات الجديدة من جايا”. “لقد تغيرت صورتنا لماضي درب التبانة بشكل كبير عما كانت عليه قبل عقد من الزمن، وأعتقد أن فهمنا لهذه الاندماجات سيستمر في التغير بسرعة.”
وقال تيمو بروستي، عالم مشروع جايا في وكالة الفضاء الأوروبية: “يحسن هذا الاكتشاف ما نعرفه عن العديد من الأحداث المعقدة التي شكلت درب التبانة، مما يساعدنا على فهم أفضل لكيفية تشكل المجرات وشكلها – مجرتنا الأم على وجه الخصوص”.
