هالة درب التبانة تخفي الكارثة الماضية والمادة المظلمة

-واحد-

ما هي الهالة المجرية؟

الهالة المجرية عبارة عن قذيفة غازية ضخمة "غير مرئية"،

المحيطة بالمجرة.ويعتقد أنها تتكون أساسًا من غاز ساخن ونجوم ومادة مظلمة. على عكس المكون المرئي - البنية المسطحة للقرص المجري - فإن الهالة المجرية عبارة عن بنية قريبة من الشكل الكروي.

الفرق الأكثر وضوحا بين قرص وكرويتظهر هالة الشكل في المجرات الحلزونية. لا يوجد مثل هذا الانتقال المفاجئ في المجرات الإهليلجية ، ويتحول هيكل القرص الممدود ثلاثي الأبعاد بسلاسة إلى كرة هالة. الهالات ، مثل المجرات ، ليس لها حدود محددة جيدًا: كلما ابتعدت عن المركز ، تضعف جاذبية الجاذبية ، ويصبح الغاز والمكونات الأخرى أكثر تخلخلًا.

-2-

مما تتكون الهالة؟

وفي عام 2020، قدم تلسكوب هابل الفضائي الدراسة الأكثر تفصيلاً لهالة مجرة ​​المرأة المسلسلة. هذا هو "الجار" لمجرة درب التبانة، لذا فهو الأسهل للدراسة. 

لقد وجد علماء الفيزياء الفلكية ذلك ضعيفًا تقريبًاتمتد هالة غير مرئية من البلازما المبعثرة 1.3 مليون سنة ضوئية من أندروميدا باتجاه مجرة ​​درب التبانة وما يصل إلى مليوني سنة ضوئية في اتجاهات أخرى. تذكر أن المجرة نفسها تقع على مسافة 2.5 مليون سنة ضوئية من الأرض. إذا أمكن رؤية الهالة ، فإن أندروميدا ستحتل مساحة في سماء الليل تضاهي في منطقة كوكبة الدب الأكبر.

وجد الباحثون أيضًا أن الهالة لهاهيكل متعدد الطبقات مع غلافين غازيين متداخلين ومنفصلين. في الوقت نفسه ، يكون الغلاف الخارجي أكثر "سلاسة" وسخونة ، بينما يتأثر الغلاف الداخلي بشدة بالمستعرات الأعظمية. لم تتم دراسة المجرات المجرية للأنظمة البعيدة إلى هذا الحد ، لكن العلماء يعتقدون أن لديهم بنية مماثلة.

تميز النظرية الكونية الحديثة ثلاثة عناصر مكونة للهالة المجرية: الهالة النجمية (الهالة النجمية) وهالة المجرة وهالة المادة المظلمة.

تصور هالة أندروميدا. تستند البيانات إلى دراسة لمرور الضوء من النجوم الزائفة (النقاط الصفراء) الموجودة خلف المجرة. الصورة: وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وإي.ويتلي (STScI)

-3-

كم عدد النجوم في الهالة؟

الهالة النجمية توحد سكان النجوم ومجموعات كروية تحيط بقرص المجرة. تم العثور على هياكل مماثلة حول معظم المجرات الحلزونية المعروفة وبعض المجرات الإهليلجية. يشبه شكل الهالة شكلًا بيضاويًا يحيط بالقرص النجمي.

على الرغم من حجمه الضخم ، إلا أنه لا يشتمل إلا على حوالي 1٪ من الحجم الإجمالي للنجوم ، وبالتالي فهو يضيء أقل بكثير من قرص المجرة وغير محسوس أثناء الملاحظات في النطاق البصري.

النمذجة الفيزيائية الفلكية للمجراتيتوقع أن تحتوي الهالات النجمية على مكونين. تهيمن النجوم والعناقيد الكروية على المنطقة الداخلية في المجرة نفسها ، بينما تهيمن عمليات الاندماج مع الأنظمة الأخرى على المنطقة الخارجية. يعتقد العلماء أن الهالة تتكون أساسًا من النجوم القديمة ، وأن تشكل النجوم فيها قد توقف بالفعل.

-اربع-

لماذا تحتاج المجرة إلى تاج؟

الهالة المجرية عبارة عن سحابة ضعيفةالغاز الجزيئي يمتد بعيدا عن مركز المجرة. ويعتقد الباحثون أن الإكليل هي بقايا سحابة الغاز البدائية التي انهارت لتشكل المجرة.

على الرغم من أن الغاز المخلخل غير مرئي ، إلا أنه يمكن أن يكون كذلكتم اكتشافه باستخدام إشعاع الميكروويف المقابل للهيدروجين المتأين. خط الهيدروجين المحايد أو خط 21 سم هو إشعاع ميكروويف بطول موجة 21.1 سم ، وهو ما يتوافق مع الكميات المنبعثة عندما تتغير حالة طاقة ذرات الهيدروجين المحايدة.

ويعتقد الباحثون أن الهالة المجرية هي خط "الدفاع" الأول عن المجرة. يمنع تسرب الغاز الداخلي الذي يعمل على تكوين النجوم.

تاج سحابة ماجلان الكبيرة والصغيرة ، يحميها من تأثيرات مجرة ​​درب التبانة. الصورة: STSCI، Leah Hustak

-5-

هالة المادة المظلمة

العنصر الثالث في هالة المجرة هو الهالةالمادة المظلمة. على الرغم من أن حقيقة وجود المادة المظلمة لم يتم تأكيدها بعد ، فإن هذه النظرية تصف الملاحظات بشكل أفضل. لا تتفاعل المادة المظلمة مع الإشعاع الكهرومغناطيسي ، كما أنها لا تصدر أو تمتص الضوء بأي طول موجي ، لذلك لا يمكن رؤيتها. ومع ذلك ، فإن لها تأثير الجاذبية على الأجسام المحيطة.

وفقا للنظرية الحالية ، المادة المظلمةيمتد في جميع أنحاء المجرة ويحيط بمكوناتها المرئية. في الوقت نفسه ، تتجاوز كتلتها بشكل كبير كتلة جميع الأجسام الأخرى في المجرة مجتمعة. لم يتم تصور هالة المادة المظلمة وتستخدم كمكون نظري يشرح تأثيرات الجاذبية التي تحدد حركات الأجسام داخل المجرة.

-6-

ماذا تعلم العلماء؟

دراسة جديدة تكشف الشكل الحقيقيهالة نجمية لمجرة درب التبانة. لفترة طويلة ، اعتقد الباحثون أنه يجب أن يكون مجالًا منتظمًا تقريبًا. اتضح أن الأمر ليس كذلك: السحابة النجمية المتناثرة لها شكل مستطيل وتميل بزاوية على قرص المجرة. ظاهريًا ، يشبه كرة القدم الأمريكية المائلة.

بالإضافة إلى ذلك ، يعتقد الباحثون أن البنية غير العادية تشير أيضًا إلى وجود هالة المادة المظلمة في مجرة ​​درب التبانة وموضعها المائل.

نموذج لهالة درب التبانة. الصورة: ميليسا فايس/مركز الفيزياء الفلكية | هارفارد وأمبير. سميثسونيان

-7-

كيف كانت الدراسة التي أجريت؟

للتحليل ، استخدم العلماء مجموعتين من البيانات.ملاحظات النجوم التي تشكل الهالة. تم الحصول على أولهم نتيجة لعمل القمر الصناعي لأكاديمية الفضاء الأوروبية GAIA. هذا هو تلسكوب فضائي تم إطلاقه في عام 2013 ويلتقط صورة كاملة للسماء ليلاً لعمل الخريطة الأكثر تفصيلاً للأجسام في مجرة ​​درب التبانة والفضاء القريب.

المجموعة الثانية من البيانات هي النتيجةبحث H3 (Hectochelle in the Halo بدقة عالية). هذه بيانات من الملاحظات الأرضية لنجوم الهالة التي تم إجراؤها باستخدام التلسكوبات في مرصد فريد لورانس ويبل في أريزونا. جمعت H3 ملاحظات تفصيلية لعشرات الآلاف من نجوم الهالة البعيدة جدًا بحيث يتعذر على Gaia تقديرها.

جمع الباحثون البيانات من ملاحظتين لتقدير شكل الهالة النجمية.

-ثمانية-

لماذا هذا مهم؟

خصائص تاريخ "مخزن" الهالة النجميةتشكيل المجرة. على وجه الخصوص ، فإن الشكل البيضاوي المائل لهالة درب التبانة ، الذي تم الحصول عليه نتيجة الملاحظات ، يؤكد إحدى نظريات تكوينها.

يعتقد الباحثون أن هالة درب التبانة -نتيجة اصطدامها بمجرة قزمة من 7 إلى 10 مليارات سنة. نتيجة لهذا الاصطدام المجري ، تمزقت المجرة القزمة ، وتناثرت النجوم المكونة لها في شكل هالة. تشرح قصة الأصل هذه الفرق بين "سكان" الهالة ونجوم قرص مجرة ​​درب التبانة.

في هذه الحالة ، يعكس الشكل الإهليلجي ثلاثي المحاور الملاحظاتمجموعتين من النجوم في هالة نجمية. تشكلت العناقيد عندما مرت المجرة القزمة بمدارين من درب التبانة. يقول العلماء إنه بينما يتحرك ، فإنه يتباطأ مرتين عند ما يسمى بالمركزات ، وهي أبعد نقطة في مدار مجرة ​​قزمة. أدت هذه التوقفات إلى طرد إضافي للنجوم وتكوين مناطق مركزة. يشير ميل الهالة النجمية إلى أن المجرة القزمة اصطدمت بدرب التبانة بزاوية.

-9-

ما التالي؟

والحقيقة أن الشكل المائل تم الحفاظ عليه بعد ذلكويعتقد العلماء أن مثل هذا القدر الكبير من الوقت يعد بمثابة علامة إضافية على وجود المادة المظلمة. إنها هالة المادة المظلمة التي تمنع النجوم من التحول نحو الشكل الكلاسيكي الذي يشبه الشكل الكروي.

يعتقد الباحثون أن مزيد من التحليلستساعد الهالة النجمية على فهم مناطق الهالة المجرية لمجرة درب التبانة التي يكون فيها تركيز المادة المظلمة في أعلى مستوياتها ، وتركيز البحث باستخدام كاشفات جسيمات المادة المظلمة في هذه الاتجاهات.

قراءة المزيد:

تم تغذية الأبقار بالقنب وفحص ما حدث لحليبها

أطلق على الخطر الرئيسي للبعثة القمرية "أرتميس"

إنشاء نظام ملاحة أكثر دقة من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS)