سحابة نقطية من أعلى لأسفل ورؤية جانبية للعالم السفلي لمجرة درب التبانة.
كشفت الخريطة الأولى لـ "عالم المجرة السفلي" - رسم بياني "لجثث شموس" كانت ضخمة في يوم من الأيام والتي انهارت منذ ذلك الحين إلى ثقوب سوداء ونجوم نيوترونية - عن مقبرة تمتد ثلاثة أضعاف ارتفاع مجرة درب التبانة ، وهذا الثلث تقريبًا من الأجسام التي تم قذفها من المجرة تمامًا.
قال ديفيد سويني David Sweeney ، طالب دكتوراه في معهد سيدني لعلم الفلك بجامعة سيدني ، ومؤلف رئيسي للورقة في العدد الأخير من الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية: "تُظهر هذه البقايا المتراصة من النجوم الميتة توزيعًا وبنيةً مختلفين اختلافًا جوهريًا عن المجرة المرئية"..
وأضاف أن "ارتفاع" عالم المجرة السفلي أكبر بثلاث مرات في مجرة درب التبانة نفسها ". "و 30 بالمائة من الأجسام المدهشة تم طردها بالكامل من المجرة."
تتشكل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء عندما تستنفد النجوم الضخمة - أكبر بثماني مرات من شمسنا - وقودها وتنهار فجأة. يؤدي هذا إلى تفاعل سريع ينفخ الأجزاء الخارجية من النجم بعيدًا في انفجار مستعر أعظم عملاق ، بينما يستمر اللب في الانضغاط على نفسه حتى - اعتمادًا على كتلته الأولية - يصبح إما نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود.
في النجوم النيوترونية ، يكون اللب كثيفًا لدرجة أن الإلكترونات والبروتونات تُجبر على الاندماج على المستوى دون الذري في نيوترونات ، محاصرة كتلتها الكلية في كرة أصغر من مدينة. إذا كانت كتلة النجم الأصلي أكبر من 25 مرة من كتلة شمسنا ، فإن هذا الانهيار الناتج عن الجاذبية يستمر ، حتى يصبح اللب كثيفًا جدًا بحيث لا يمكن حتى للضوء الهروب. كلا النوعين من الجثث النجمية يشوهان المكان والزمان والمادة من حولهما.
صورة سحابة نقطية لمجرة درب التبانة ، من أعلى لأسفل وعرض جانبي.
على الرغم من أن المليارات يجب أن تكون قد تشكلت منذ أن كانت المجرة صغيرة ، إلا أن هذه الجثث الغريبة قد تم قذفها إلى ظلام الفضاء بين النجوم بواسطة المستعر الأعظم الذي أنشأها ، وبالتالي انزلق بعيدًا عن الأنظار وعن معرفة علماء الفلك - حتى الآن.
من خلال إعادة إنشاء دورة الحياة الكاملة للنجوم الميتة القديمة بعناية ، أنشأ الباحثون أول خريطة مفصلة توضح مكان تواجد جثثهم.
قال البروفيسور بيتر توثيل ، الأستاذ في معهد سيدني للفلك ، والمؤلف المشارك في الورقة البحثية: "إحدى مشكلات العثور على هذه الأجسام القديمة هي أنه حتى الآن ، لم تكن لدينا أي فكرة عن مكان البحث". "تم إنشاء أقدم النجوم النيوترونية والثقوب السوداء عندما كانت المجرة أصغر سنًا وشكلت بشكل مختلف ، ثم تعرضت لتغيرات معقدة امتدت لمليارات السنين. لقد كانت مهمة كبيرة لنمذجة كل هذا للعثور عليهم."
تتوافق النجوم النيوترونية والثقوب السوداء حديثة التكوين مع مجرة اليوم ، لذلك يعرف علماء الفلك أين ينظرون. لكن أقدم النجوم النيوترونية والثقوب السوداء تشبه الأشباح التي لا تزال تطارد منزلًا هُدم منذ فترة طويلة ، لذا يصعب العثور عليها.
قال البروفيسور توثيل: "كان الأمر أشبه بمحاولة العثور على مقبرة الأفيال الأسطورية" ، مشيرًا إلى مكان تموت فيه الأفيال العجوز بمفردها ، وفقًا للأسطورة ، بعيدًا عن مجموعتها. "كان لابد من وجود عظام هذه النجوم الضخمة النادرة ، لكنها بدت وكأنها تحجب نفسها في الغموض".
لون من أعلى لأسفل وعرض جانبي لمجرة درب التبانة المرئية.
أضاف سويني أن "أصعب مشكلة كان عليّ حلها في البحث عن توزيعهم الحقيقي هو حساب" الركلات "التي يتلقونها في اللحظات العنيفة من إنشائها. انفجارات المستعرات الأعظمية غير متماثلة ، ويتم إخراج البقايا بسرعة عالية - أعلى لملايين الكيلومترات في الساعة - والأسوأ من ذلك ، يحدث هذا في اتجاه غير معروف وعشوائي لكل كائن ".
لكن لا شيء في الكون يظل ساكنًا لوقت طويل ، لذا حتى معرفة المقادير المحتملة للركلات المتفجرة لم يكن كافيًا: كان على الباحثين أن يتعمقوا في أعماق الزمن الكوني ويعيدوا بناء كيفية تصرفهم على مدى مليارات السنين.
قال سويني: "إنها تشبه إلى حد ما لعبة السنوكر". "إذا كنت تعرف الاتجاه الذي تضرب الكرة فيه ، ومدى شدته ، فيمكنك حينئذٍ معرفة المكان الذي ستنتهي إليه. ولكن في الفضاء ، تكون الأشياء والسرعات أكبر بكثير. بالإضافة إلى أن الطاولة ليست مسطحة ، لذا فإن البقايا النجمية في مدارات معقدة تتنقل عبر المجرة ".
"أخيرًا ، على عكس طاولة السنوكر ، لا يوجد احتكاك - لذا فهي لا تتباطأ أبدًا. تقريبًا جميع البقايا التي تشكلت على الإطلاق لا تزال موجودة ، تنزلق مثل الأشباح عبر الفضاء بين النجوم."
النماذج المعقدة التي بنوها - جنبًا إلى جنب مع زميل أبحاث جامعة سيدني الدكتور سانجيب شارما والدكتور ريوسوكي هيراي من جامعة موناش - شفروا مكان ميلاد النجوم ، حيث التقوا بنهايتها النارية وتشتت في نهاية المطاف مع تطور المجرة.
لون من أعلى لأسفل وعرض جانبي للعالم السفلي لمجرة درب التبانة.
النتيجة النهائية هي خريطة توزيع لمقبرة درب التبانة النجمية.
قال الدكتور شارما: "لقد كانت صدمة". "أعمل كل يوم مع صور المجرة المرئية التي نعرفها اليوم ، وتوقعت أن يكون العالم السفلي للمجرة مختلفًا تمامًا ، ولكنه متشابه في الضربات العريضة. لم أكن أتوقع مثل هذا التغيير الجذري في الشكل."
في الخرائط التي تم إنشاؤها ، تختفي الأذرع الحلزونية المميزة لمجرة درب التبانة في نسخة "العالم السفلي المجري". تم غسلها بالكامل بسبب عمر معظم البقايا ، والتأثيرات الضبابية للركلات النشطة من المستعرات الأعظمية التي خلقتها.
والأكثر إثارة للفضول هو أن المنظر الجانبي يظهر أن العالم السفلي للمجرة هو "منتفخ" أكثر من مجرة درب التبانة - نتيجة للطاقة الحركية التي حققتها المستعرات الأعظمية التي ترفعها إلى هالة حول مجرة درب التبانة المرئية.
قال الدكتور هيراي: "ربما تكون النتيجة الأكثر إثارة للدهشة من دراستنا أن الركلات قوية جدًا لدرجة أن درب التبانة ستفقد بعضًا من هذه البقايا تمامًا". "لقد تم ركلها بشدة لدرجة أن حوالي 30 في المائة من النجوم النيوترونية تقذف إلى الفضاء بين المجرات ، ولن تعود أبدًا."
منظر منقسم لمجرة درب التبانة المرئية مقابل عالمها السفلي المجري.
أضاف توثيل أنه "بالنسبة لي ، أحد أروع الأشياء التي وجدناها في هذا العمل هو أنه حتى الحي النجمي المحلي حول شمسنا من المحتمل أن يمر به هؤلاء الزوار الأشباح. إحصائيًا ، يجب أن تكون أقرب بقايا لنا على بعد 65 سنة ضوئية فقط: المزيد أو أقل في ساحتنا الخلفية ، من منظور المجرة ".
قال سويني "الجزء الأكثر إثارة في هذا البحث لا يزال أمامنا". "الآن بعد أن عرفنا المكان الذي نبحث فيه ، نقوم بتطوير تقنيات للبحث عنها. أراهن على أن" العالم السفلي المجري "لن يظل محاطًا بالغموض لفترة أطول."
المصدر