تصور الفنان لمجرة درب التبانة. الائتمان: بابلو كارلوس بوداسي
منذ ما يقرب من 13.8 مليار سنة ، ولد كوننا في انفجار هائل أدى إلى ظهور الجسيمات دون الذرية الأولى وقوانين الفيزياء كما نعرفها. بعد حوالي 370 ألف عام ، تشكل الهيدروجين ، وهو اللبنة الأساسية للنجوم ، والتي تدمج الهيدروجين والهيليوم في داخلها لتكوين جميع العناصر الأثقل. بينما يظل الهيدروجين العنصر الأكثر انتشارًا في الكون ، قد يكون من الصعب اكتشاف السحب الفردية لغاز الهيدروجين في الوسط النجمي (ISM).
هذا يجعل من الصعب البحث في المراحل المبكرة من تكوين النجوم ، والتي من شأنها أن تقدم أدلة حول تطور المجرات والكون. فريق دولي بقيادة علماء الفلك من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك (MPIA) لاحظت مؤخرًا وجود خيوط ضخمة من غاز الهيدروجين الذري في مجرتنا. يقع هذا الهيكل ، المسمى “Maggie” ، على بعد حوالي 55000 سنة ضوئية (على الجانب الآخر من درب التبانة) وهي واحدة من أطول الهياكل التي لوحظت على الإطلاق في مجرتنا.
الدراسة التي تصف النتائج التي توصلوا إليها والتي ظهرت مؤخرًا في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكيةو بقيادة جوناس سيد ، دكتوراه. طالب في MPIA. وانضم إليه باحثون من جامعة فيينا مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA)، ال معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي (MPIFR) ، وجامعة كالجاري ، وجامعة هايدلبرغ ، و مركز الفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب، ال Argelander- معهد لعلم الفلكوالمعهد الهندي للعلوم و ناسامعمل الدفع النفاث (مختبر الدفع النفاث).
https://www.youtube.com/watch؟v=sLX7HNclaFA
يعتمد البحث على البيانات التي حصل عليها مسح خط HI / OH / إعادة التركيب لمجرة درب التبانة (THOR) ، وهو برنامج مراقبة يعتمد على مجموعة كبيرة جدًا من Karl G. Jansky (VLA) في نيو مكسيكو. باستخدام أطباق الراديو ذات الموجة السنتيمترية الخاصة بـ VLA ، يدرس هذا المشروع تكوين السحب الجزيئية ، وتحويل الذرات إلى الهيدروجين الجزيئي ، والمجال المغناطيسي للمجرة ، والأسئلة الأخرى المتعلقة بـ ISM وتشكيل النجوم.
الهدف النهائي هو تحديد كيفية تقارب نظيري الهيدروجين الأكثر شيوعًا لتكوين غيوم كثيفة ترتفع إلى نجوم جديدة. تشمل النظائر الهيدروجين الذري (H) ، ويتألف من بروتون واحد ، وإلكترون واحد ، ولا يوجد نيوترونات ، وهيدروجين جزيئي (H2) يتكون من ذرتين هيدروجين متماسكين بواسطة رابطة تساهمية. تتكثف الأخيرة فقط في السحب المدمجة نسبيًا والتي ستطور مناطق فاترة حيث تظهر نجوم جديدة في النهاية.
تُظهر هذه الصورة قسمًا من المنظر الجانبي لمجرة درب التبانة كما تم قياسه بواسطة القمر الصناعي Gaia التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. يتكون الشريط المظلم من الغاز والغبار ، مما يؤدي إلى إطفاء الضوء من النجوم المدمجة. يشار إلى مركز المجرة لمجرة درب التبانة على يمين الصورة ، وهو يتألق بشكل ساطع أسفل المنطقة المظلمة. المربع الموجود على يسار الوسط يشير إلى موقع خيوط “Maggie”. يوضح توزيع الهيدروجين الذري. تشير الألوان إلى سرعات مختلفة للغاز. الائتمان: ESA / Gaia / DPAC، CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller / J. سيد / MPIA
لا تزال عملية انتقال الهيدروجين الذري إلى الهيدروجين الجزيئي غير معروفة إلى حد كبير ، مما جعل هذا الخيط الطويل للغاية اكتشافًا مثيرًا بشكل خاص. في حين أن أكبر سحب معروفة من الغاز الجزيئي يبلغ طولها حوالي 800 سنة ضوئية ، يبلغ طول ماجي 3900 سنة ضوئية وعرضها 130 سنة ضوئية. كما أوضح سيد في MPIA الأخير خبر صحفى:
“وقد ساهم موقع هذا الخيط في هذا النجاح. لا نعرف بعد بالضبط كيف وصلت إلى هناك. لكن الخيط يمتد حوالي 1600 سنة ضوئية تحت مستوى درب التبانة. سمحت لنا الملاحظات أيضًا بتحديد سرعة غاز الهيدروجين. سمح لنا هذا بإظهار أن السرعات على طول الفتيل بالكاد تختلف.“
أظهر تحليل الفريق أن المادة في الخيوط لها سرعة متوسطة تبلغ 54 كم / ثانية-1، والتي حددوها بشكل أساسي بقياسها مقابل دوران قرص درب التبانة. وهذا يعني أن الإشعاع يبلغ طوله الموجي 21 سم (ويعرف أيضًا باسم “خط الهيدروجين“) كان مرئيًا على الخلفية الكونية ، مما يجعل البنية قابلة للتمييز. قال Henrik Beuther ، رئيس THOR والمؤلف المشارك في الدراسة: “سمحت لنا الملاحظات أيضًا بتحديد سرعة غاز الهيدروجين”. “سمح لنا هذا بإظهار أن السرعات على طول الفتيل بالكاد تختلف.”
تُظهر هذه الصورة ذات الألوان الزائفة توزيع الهيدروجين الذري المقاس بطول موجة 21 سم. الخط الأحمر المتقطع يتتبع خيوط “Maggie”. الائتمان: ج. سيد / MPIA
من هذا ، خلص الباحثون إلى أن ماجي هي بنية متماسكة. أكدت هذه النتائج الملاحظات التي تم إجراؤها قبل عام من قبل خوان دي سولير ، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة فيينا والمؤلف المشارك في الورقة. عندما لاحظ الخيط ، أطلق عليه اسم أطول نهر في موطنه كولومبيا: نهر ريو ماجدالينا (بالإنجليزية: Margaret ، أو “Maggie”). بينما كان يمكن التعرف على Maggie في تقييم Soler السابق لبيانات THOR ، إلا أن الدراسة الحالية فقط أثبتت بما لا يدع مجالاً للشك أنها بنية متماسكة.
بناءً على البيانات المنشورة سابقًا ، قدر الفريق أيضًا أن ماجي تحتوي على 8٪ هيدروجين جزيئي بجزء من الكتلة. عند الفحص الدقيق ، لاحظ الفريق أن الغاز يتقارب عند نقاط مختلفة على طول الفتيل ، مما دفعهم إلى استنتاج أن غاز الهيدروجين يتراكم في سحب كبيرة في تلك المواقع. كما توقعوا أن الغاز الذري سوف يتكثف تدريجياً في شكل جزيئي في تلك البيئات.
وأضاف سيد “ومع ذلك ، لا تزال العديد من الأسئلة دون إجابة”. “البيانات الإضافية ، التي نأمل أن تعطينا المزيد من القرائن حول جزء الغاز الجزيئي ، تنتظر بالفعل تحليلها”. لحسن الحظ ، سيتم تشغيل العديد من المراصد الفضائية والأرضية قريبًا ، والتلسكوبات التي سيتم تجهيزها لدراسة هذه الخيوط في المستقبل. وتشمل هذه تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) والاستطلاعات الإذاعية مثل صفيف كيلومتر مربع (SKA) ، والذي سيسمح لنا بمشاهدة أقرب فترة للكون (“الفجر الكوني“) وأول النجوم في عالمنا.
نُشرت في الأصل في الكون اليوم.
لمزيد من المعلومات حول هذا البحث ، انظر تم اكتشاف بنية خيوط ضخمة – يبلغ طولها 3900 سنة ضوئية – في مجرة درب التبانة.
المرجع: خيوط “Maggie”: الخصائص الفيزيائية لسحابة ذرية عملاقة “تأليف J. Syed، JD Soler، H. Beuther، Y. Wang، S. Suri، JD Henshaw، M. Riener، S. Bialy، S. Rezaei Kh.، JM Stil، PF Goldsmith، MR Rugel، SCO Glover، RS Klessen، J. Kerp، JS Urquhart، J. Ott، N. Roy، N. Schneider، RJ Smith، SN Longmore and H. Linz، 20 December 2021 ، علم الفلك والفيزياء الفلكية.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
