הילה של שביל החלב מסתירה קטסטרופה וחומר אפל בעבר

-אחד-

מהי הילה גלקטית?

ההילה הגלקטית היא מעטפת ענקית "בלתי נראית" של גז,

נהוג לחשוב שהוא מורכב בעיקר מגז חם קלוש, כוכבים וחומר אפל.בניגוד למרכיב הנראה, המבנה השטוח של הדיסקה הגלקטית, ההילה הגלקטית מייצגתהוא מבנה הדומה בצורתו לכדור.

ההבדל הבולט ביותר בין דיסק לכדורצורת הילה מופיעה בגלקסיות ספירליות. אין מעבר פתאומי כזה בגלקסיות אליפטיות, ומבנה הדיסק המוארך התלת מימדי הופך בצורה חלקה לכדור הילה. להילות, כמו לגלקסיות, אין גבולות מוגדרים היטב: ככל שהן מתרחקות מהמרכז, משיכה הכבידה נחלשת, גזים ומרכיבים אחרים הופכים נדירים יותר ויותר.

-2-

ממה עשויה ההילה?

בשנת 2020 הציג טלסקופ החלל האבל את המחקר המפורט ביותר על ההילה של גלקסיית אנדרומדה.זהו "שכן" של שביל החלב, ולכן הכי קל לחקור אותו. 

אסטרופיזיקאים מצאו שזה חלש, כמעטהילה בלתי נראית של פלזמה מפוזרת משתרעת 1.3 מיליון שנות אור מאנדרומדה לכיוון שביל החלב ועד 2 מיליון שנות אור בכיוונים אחרים. נזכיר שהגלקסיה עצמה ממוקמת במרחק של כ-2.5 מיליון שנות אור מכדור הארץ. אם ניתן היה לראות את ההילה, אז אנדרומדה הייתה תופסת אזור בשמי הלילה הדומה בשטחו לקבוצת הכוכבים אורסה מז'ור.

החוקרים גם גילו שיש להילהמבנה שכבות עם שתי קונכיות גז מרכזיות ונפרדות. יחד עם זאת, הקליפה החיצונית "חלקה" וחמה יותר, בעוד שהקליפה הפנימית מושפעת מאוד מסופרנובות. גלקסיות גלקסיות של מערכות רחוקות לא נחקרו במידה כזו, אך מדענים מאמינים שיש להן מבנה דומה.

התיאוריה הקוסמולוגית המודרנית מבדילה בין שלושה מרכיבים מרכיבים את ההילה הגלקטית: הילה הכוכבית (הילה כוכבית), העטרה הגלקטית והילת החומר האפל.

הדמיה של הילה של אנדרומדה. הנתונים מבוססים על מחקר של מעבר אור מקוואזרים (נקודות צהובות) שנמצאות מאחורי הגלקסיה. תמונה: נאס"א, ESA ו-E. Wheatley (STScI)

-3-

כמה כוכבים יש בהילה?

הילה כוכבית מאחדת את אוכלוסיית הכוכבים והצבירים הכדוריים המקיפים את הדיסקה הגלקטית.מבנים דומים נמצאו סביב רוב הגלקסיות הספירליות הידועות וכמה גלקסיות אליפטיות.צורת ההילה דומה לאליפסה המקיפה דיסקה כוכבית. 

למרות גודלו העצום, הוא כולל רק כ-1% מנפח הכוכבים הכולל, ולכן הוא זוהר הרבה פחות מהדיסק הגלקטי ואינו מורגש במהלך תצפיות בטווח האופטי.

מודל אסטרופיזי של גלקסיותחוזה שלהילות כוכבים צריכות להיות שני מרכיבים. האזור הפנימי נשלט על ידי כוכבים וצבירים כדוריים הנוצרים בגלקסיה עצמה, בעוד שהאזור החיצוני נשלט על ידי מיזוגים עם מערכות אחרות. מדענים מאמינים שההילה נוצרת בעיקר על ידי כוכבים ישנים, ויצירת הכוכבים בה למעשה נעצרת.

-ארבע-

למה הגלקסיה צריכה כתר?

העטרה הגלקטית היא ענן קלוש של גז מולקולרי המשתרע הרחק מןחוקרים מאמינים כי העטרה היא שרידים של ענן גז קדמוני שהתמוטט ויצר גלקסיה. 

למרות שגז מוזל אינו נראה, זה יכול להיותזוהה באמצעות קרינת מיקרוגל התואמת למימן מיונן. קו המימן הנייטרלי או קו 21 ס"מ הוא קרינת מיקרוגל באורך גל של 21.1 ס"מ, התואם את הקוונטות הנפלטות כאשר מצב האנרגיה של אטומי מימן ניטרלי משתנה.

חוקרים מאמינים שהעטרה הגלקטית היא קו ה"הגנה" הראשון של הגלקסיה. הוא מונע דליפה של גז פנימי, המשמש להיווצרות כוכבים. 

הכתר של העננים המגלן הגדולים והקטנים, מגן עליהם מפני השפעות שביל החלב. תמונה: STSCI, Leah Hustak

-5-

הילה של חומר אפל

היסוד השלישי של ההילה הגלקטית הוא ההילהחומר אפל. למרות שעובדת קיומו של החומר האפל טרם אושרה, תיאוריה זו מתארת ​​בצורה הטובה ביותר את התצפיות. חומר אפל אינו יוצר אינטראקציה עם קרינה אלקטרומגנטית, ואינו פולט או סופג אור בכל אורך גל, כך שלא ניתן לראותו. עם זאת, יש לו השפעה כבידה על עצמים שמסביב.

לפי התיאוריה הקיימת, החומר האפלמשתרע בכל הגלקסיה ומקיף את מרכיביה הנראים. יחד עם זאת, המסה שלו עולה באופן משמעותי על המסה של כל שאר העצמים בגלקסיה גם יחד. הילת החומר האפל לא הוצגה להדמיה והיא משמשת כמרכיב תיאורטי המסביר את השפעות הכבידה שקובעות את תנועות הגופים בתוך הגלקסיה.

-6-

מה למדו מדענים?

מחקר חדש מגלה צורה אמיתיתהילה כוכבית של שביל החלב. במשך זמן רב, החוקרים האמינו שזה צריך להיות כדור כמעט רגיל. התברר שזה לא כך: לענן הכוכבים המפוזר יש צורה מוארכת והוא נוטה בזווית לדיסק הגלקטי. כלפי חוץ, הוא דומה לכדור פוטבול אמריקאי נוטה.

בנוסף, סבורים החוקרים כי המבנה החריג מעיד גם על נוכחות ומיקום אלכסוני של הילת החומר האפל של שביל החלב.

דגם של הילה של שביל החלב. תמונה: מליסה וייס/מרכז לאסטרופיזיקה | הרווארד & סמיתסוניאן

-7-

כיצד בוצע המחקר?

לצורך הניתוח, מדענים השתמשו בשתי קבוצות של נתונים.תצפיות על הכוכבים המרכיבים את ההילה. הראשון שבהם הושג כתוצאה מעבודתו של הלוויין של אקדמיית החלל האירופית GAIA. זהו טלסקופ חלל ששוגר בשנת 2013 ומציג מבט שלם של שמי הלילה כדי ליצור את המפה המפורטת ביותר של עצמים בשביל החלב ובחלל הסמוך.

קבוצת הנתונים השנייה היא התוצאהמחקר H3 (Hectochelle בהילה ברזולוציה גבוהה). מדובר בנתונים מתצפיות קרקעיות של כוכבי הילה שנעשו באמצעות טלסקופים במצפה הכוכבים של פרד לורנס וויפל באריזונה. H3 אסף תצפיות מפורטות על עשרות אלפי כוכבי הילה רחוקים מכדי שגאיה תוכל להעריך.

החוקרים שילבו נתונים משתי תצפיות כדי להעריך את צורת הילה הכוכבית.

-שמונה-

למה זה חשוב?

המאפיינים של הילה הכוכבית "חנות" ההיסטוריההיווצרות גלקסיה. בפרט, הצורה האליפטית האלכסונית של הילת שביל החלב, המתקבלת כתוצאה מתצפיות, מאשרת את אחת התיאוריות להיווצרותה.

חוקרים מאמינים שההילה של שביל החלב -תוצאה של התנגשות עם גלקסיה ננסית לפני 7 עד 10 מיליארד שנים. כתוצאה מהתנגשות גלקטית זו, הגלקסיה הננסית נקרעה, והכוכבים המרכיבים אותה התפזרו להילה. סיפור מוצא כזה מסביר את ההבדל בין "אוכלוסיית" ההילה לכוכבי הדיסק של שביל החלב.

במקרה זה, האליפסואיד התלת-צירי משקף תצפיותשתי קבוצות של כוכבים בהילה כוכבית. הצבירים נוצרו כאשר הגלקסיה הננסית עברה שני מסלולים של שביל החלב. בזמן שהוא נע, הוא יאט פעמיים במה שנקרא אפוסנטרים, הנקודות הרחוקות ביותר במסלול של גלקסיה ננסית, אומרים מדענים. הפסקות אלו הובילו לפליטה נוספת של כוכבים ולהיווצרות אזורים מרוכזים. הטיית הילה הכוכבית מצביעה על כך שהגלקסיה הננסית התנגשה בשביל החלב בזווית.

-9-

מה הלאה?

העובדה שהצורה המלוכסנת נשמרה לאחרכמות כה גדולה של זמן משמשת סימן נוסף לקיומו של חומר אפל, מאמינים מדענים. ההילה של החומר האפל היא שמונעת מהכוכבים לעבור לכיוון הצורה הקלאסית, הדומה לכדורית. 

החוקרים מאמינים כי ניתוח נוסףהילה כוכבית תעזור להבין באילו אזורים בהילה הגלקטית של שביל החלב ריכוז החומר האפל הוא הגבוה ביותר ולרכז מחקר באמצעות גלאי חלקיקי חומר אפל בכיוונים אלו.

קרא עוד:

פרות האכילו קנבוס ובדקו מה קרה לחלב שלהן

נקראה הסכנה העיקרית של משימת הירח "ארטמיס"

יצרה מערכת ניווט מדויקת יותר מ-GPS