انطباع الفنان عن مجرة درب التبانة. الائتمان: بابلو كارلوس بوداسي
منذ حوالي 13.8 مليار سنة ، ولد كوننا من انفجار هائل أدى إلى ظهور الجسيمات دون الذرية الأولى وقوانين الفيزياء كما نعرفها. بعد حوالي 370 ألف سنة ، تشكل الهيدروجين ، وهو اللبنة الأساسية للنجوم ، والتي تدمج الهيدروجين والهيليوم بداخلها لتكوين كل العناصر الأثقل. على الرغم من أن الهيدروجين يظل العنصر الأكثر شيوعًا في الكون ، إلا أنه قد يكون من الصعب اكتشاف السحب الفردية لغاز الهيدروجين في الوسط النجمي (ISM).
هذا يجعل من الصعب العثور على المراحل الأولى من تكوين النجوم ، والتي من شأنها أن تقدم أدلة على 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. هذا الهيكل ، المسمى “Maggie” ، يقع 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 نُشرت مؤخرًا في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكيةو بقيادة جوناس سيد ، طالب دكتوراه في MPIA. وانضم إليه باحثون من جامعة فيينا ، مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CFA)، ال معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي (MPIFR) ، جامعة كالجاري ، جامعة هايدلبرغ ، مركز الفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب، ال Argelander- معهد علم الفلك، المعهد الهندي للعلوم ، و ناسامعمل الدفع النفاث (مختبر الدفع النفاث).
https://www.youtube.com/watch؟v=sLX7HNclaFA
يعتمد البحث على البيانات التي حصل عليها HI / OH / مسح خط إعادة التركيب لمجرة درب التبانة (THOR) ، وهو برنامج مراقبة يعتمد على شعرية كبيرة جدا لكارل جانسكي (VLA) في نيو مكسيكو. باستخدام أطباق الراديو ذات الموجة السنتيمترية الخاصة بـ VLA ، يدرس هذا المشروع تكوين السحب الجزيئية ، وتحويل الهيدروجين الذري إلى الهيدروجين الجزيئي ، والمجال المغناطيسي للمجرة ، والأسئلة الأخرى المتعلقة بـ ISM وتشكيل النجوم.
الهدف النهائي هو تحديد كيفية تقارب نظيري الهيدروجين الأكثر شيوعًا لإنشاء غيوم كثيفة ترتفع إلى نجوم جديدة. تشمل النظائر الهيدروجين الذري (H) ، ويتكون من بروتون واحد ، وإلكترون واحد ، ولا يوجد نيوترونات ، وهيدروجين جزيئي (H2) يتكون من ذرتين هيدروجين مرتبطة برابطة 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 يخفف الضوء من النجوم المدمجة. يظهر مركز مجرة درب التبانة على يمين الصورة ، متوهجًا أسفل المنطقة المظلمة. المربع الموجود على يسار الوسط يشير إلى موقع خيوط “Maggie”. يوضح توزيع الهيدروجين الذري. تشير الألوان إلى سرعات غاز مختلفة. الائتمان: ESA / Gaia / DPAC، CC BY-SA 3.0 IGO & T. Müller / J. سيد / MPIA
لا تزال عملية الانتقال من الهيدروجين الذري إلى الهيدروجين الجزيئي غير معروفة إلى حد كبير ، مما جعل هذا الخيط الطويل للغاية اكتشافًا مثيرًا بشكل خاص. بينما يبلغ طول أكبر سحب معروفة من الغاز الجزيئي حوالي 800 سنة ضوئية ، يبلغ طول ماجي 3900 سنة ضوئية وعرضها 130 سنة ضوئية. كما أوضح سيد في MPIA الأخير بيان صحفي:
“ساهم موقع هذا الخيط في هذا النجاح. لا نعرف بعد بالضبط كيف وصلت إلى هناك. لكن الخيط يمتد حوالي 1600 سنة ضوئية تحت مستوى مجرة 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 الموجودة في الخيوط يبلغ متوسط سرعتها 54 كم / ثانية-1، والتي حددوها بشكل أساسي عن طريق قياسها بالنسبة لدوران قرص مجرة 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 ، مدير THOR والمؤلف المشارك للدراسة: “سمحت لنا الملاحظات أيضًا بتحديد سرعة غاز الهيدروجين”. “سمح لنا هذا بإظهار أن السرعات على طول الفتيل بالكاد تختلف.”
تُظهر هذه الصورة الملونة الزائفة توزيع الهيدروجين الذري المقاس بطول موجة 21 سم. الخط الأحمر المنقط يتتبع خيوط “Maggie”. الائتمان: ج. سيد / MPIA
من هناك ، خلص الباحثون إلى أن ماجي هي بنية متماسكة. أكدت هذه النتائج الملاحظات التي قام بها قبل عام خوان دي سولير ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة فيينا والمؤلف المشارك للورقة. عندما لاحظ الخيوط ، أعطاها اسم أطول نهر في موطنه كولومبيا: 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 متسقة.
بناءً على البيانات المنشورة سابقًا ، قدر الفريق أيضًا أن ماجي تحتوي على 8٪ هيدروجين جزيئي عن طريق كسر الكتلة. عند الفحص الدقيق ، لاحظ الفريق أن الغاز يتقارب عند نقاط مختلفة على طول الفتيل ، مما دفعهم إلى استنتاج أن غاز الهيدروجين يتجمع في سحب كبيرة في هذه المواقع. كما توقعوا أن الغاز الذري سوف يتكثف تدريجياً في شكل جزيئي في هذه 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 ، وهي تلسكوبات سيتم تجهيزها لدراسة هذه الخيوط في المستقبل. وتشمل هذه تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) واستطلاعات الرأي الإذاعية مثل شبكة كيلومتر مربع (SKA) ، والذي سيسمح لنا بتصور الفترة الأولى من الكون (“الفجر الكوني“) وأول نجوم الكون.
نُشرت في الأصل في الكون اليوم.
لمزيد من المعلومات حول هذا البحث ، انظر تم اكتشاف بنية ضخمة من الخيوط – 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 20 كانون الأول (ديسمبر) 2021 ، علم الفلك والفيزياء الفلكية.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141265
