يوضح هذا الرسم التوضيحي فهم علماء الفلك الحالي للبنية واسعة النطاق لمجرة درب التبانة. يتم تجميع النجوم ومناطق تشكل النجوم إلى حد كبير في أذرع لولبية. يعد قياس شكل وحجم وعدد الأذرع الحلزونية تحديًا لأن الأرض تقع داخل المجرة. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
تقدم الميزة المكتشفة حديثًا نظرة ثاقبة على الهيكل الواسع النطاق لمجرتنا ، والذي يصعب دراسته من موقع الأرض داخلها.
اكتشف العلماء ميزة لم يتم التعرف عليها من قبل في منطقتنا درب التبانة المجرة: مجموعة من النجوم الفتية والسحب الغازية المكونة للنجوم تبرز من أحد الأذرع الحلزونية لمجرة درب التبانة مثل شظية تخرج من لوح من الخشب. تمتد حوالي 3000 سنة ضوئية ، هذا هو أول هيكل رئيسي يتم تحديده بتوجيه مختلف تمامًا عن اتجاه الذراع.
لدى علماء الفلك فكرة تقريبية عن حجم وشكل أذرع مجرة درب التبانة ، لكن الكثير لا يزال غير معروف: لا يمكنهم رؤية الهيكل الكامل لمجرتنا الأصلية لأن الأرض بداخلها. إنه أقرب إلى الوقوف في منتصف ميدان التايمز ومحاولة رسم خريطة لجزيرة مانهاتن. هل يمكنك قياس المسافات بدقة كافية لمعرفة ما إذا كان مبنيان في نفس الكتلة أو بعض الشوارع متباعدة؟ وكيف يمكنك أن تأمل في رؤية الطريق إلى طرف الجزيرة مع وجود الكثير من الأشياء في طريقك؟
يوضح مفهوم هذا الفنان النظرة الجديدة لمجرة درب التبانة ، إلى جانب النتائج الأخرى التي تم تقديمها في الاجتماع رقم 212 للجمعية الفلكية الأمريكية في سانت لويس ، ميسوري. من شريط مركزي سميك ، في حين أن الذراعين الصغيرين اللذين تم خفضهما الآن (Norma و Sagittarius) أقل تميزًا ويقعان بين الذراعين الرئيسيين. تتكون الأذرع الرئيسية من أعلى كثافة لكل من النجوم الشابة والكبيرة ؛ تمتلئ الأذرع الصغيرة بشكل أساسي بالغاز وجيوب نشاط تشكل النجوم. يتضمن مفهوم الفنان أيضًا ذراعًا حلزونيًا جديدًا ، يُطلق عليه “ذراع Far-3 kiloparsec” ، تم اكتشافه عبر مسح التلسكوب الراديوي للغاز في مجرة درب التبانة. هذا الذراع أقصر من الذراعين الرئيسيين ويقع على طول شريط المجرة. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
لمعرفة المزيد ، ركز مؤلفو الدراسة الجديدة على جزء قريب من أحد أذرع المجرة ، يسمى ذراع القوس. باستخدام تلسكوب Spitzer Space Telescope التابع لناسا قبل تقاعده في يناير 2020 ، بحثوا عن نجوم حديثة الولادة ، محتضنة في سحب الغاز والغبار (تسمى السدم) حيث تتشكل. يكتشف سبيتزر ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي يمكنه اختراق تلك الغيوم ، في حين يتم حجب الضوء المرئي (الذي يمكن أن تراه العين البشرية).
يُعتقد أن النجوم والسدم الشابة تتماشى بشكل وثيق مع شكل الأذرع الموجودة فيها. للحصول على عرض ثلاثي الأبعاد لقطاع الذراع ، استخدم العلماء أحدث إصدار للبيانات من مهمة Gaia التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) لقياس الدقة المسافات إلى النجوم. كشفت البيانات المجمعة أن الهيكل الطويل الرفيع المرتبط بذراع القوس يتكون من نجوم شابة تتحرك بنفس السرعة تقريبًا وفي نفس الاتجاه عبر الفضاء.
تم العثور على مجموعة من النجوم والسحب المكونة للنجوم تخرج من ذراع القوس في درب التبانة. يوضح الشكل الداخلي حجم الهيكل والمسافة من الشمس. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
قال مايكل كون ، عالم الفيزياء الفلكية في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا والمؤلف الرئيسي للورقة البحثية الجديدة: “إن الخاصية الرئيسية للأذرع الحلزونية هي مدى إحكام الالتفاف حول مجرة”. يتم قياس هذه الخاصية بزاوية ميل الذراع. الدائرة لها زاوية ميل قدرها 0 درجة ، وكلما أصبح اللولب أكثر انفتاحًا ، تزداد زاوية الميل. “تشير معظم نماذج مجرة درب التبانة إلى أن ذراع القوس يشكل حلزونيًا بزاوية ميل تبلغ حوالي 12 درجة ، لكن الهيكل الذي فحصناه يبرز بالفعل بزاوية 60 درجة تقريبًا.”
توجد هياكل مماثلة – تسمى أحيانًا النتوءات أو الريش – تبرز من أذرع المجرات الحلزونية الأخرى. على مدى عقود ، تساءل العلماء عما إذا كانت الأذرع الحلزونية لمجرة درب التبانة منقطة أيضًا بهذه الهياكل أم أنها ناعمة نسبيًا.
قياس مجرة درب التبانة
تحتوي الميزة المكتشفة حديثًا على أربعة سدم معروفة بجمالها الخلاب: سديم النسر (الذي يحتوي على أعمدة الخلق) ، سديم أوميغا ، سديم Trifid ، سديم البحيرة. في الخمسينيات من القرن الماضي ، أجرى فريق من علماء الفلك قياسات لمسافات تقريبية لبعض النجوم في هذه السدم وتمكنوا من استنتاج وجود ذراع القوس. قدم عملهم بعضًا من أول دليل على البنية الحلزونية لمجرتنا.
قال المؤلف المشارك ألبرتو كرون مارتينز ، عالم الفيزياء الفلكية والمحاضر في المعلوماتية في جامعة كاليفورنيا ، إيرفين وعضو في اتحاد معالجة وتحليل البيانات Gaia (DPAC): “تعد المسافات من بين أصعب الأمور في قياس علم الفلك”. . “إن قياسات المسافة المباشرة الحديثة فقط من Gaia هي التي تجعل هندسة هذا الهيكل الجديد واضحة للغاية.”
تظهر هنا سدم النسر وأوميغا وتريفيد والبحيرة ، التي تم تصويرها بواسطة تلسكوب سبيتزر الفضائي الذي يعمل بالأشعة تحت الحمراء التابع لناسا. هذه السدم هي جزء من هيكل داخل ذراع درب التبانة القوسي الذي يخرج من الذراع بزاوية دراماتيكية. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
في الدراسة الجديدة ، اعتمد الباحثون أيضًا على كتالوج يضم أكثر من مائة ألف نجم حديث الولادة اكتشفه سبيتزر في دراسة استقصائية للمجرة تسمى Galactic Legacy Infrared Mid-Plane Survey Extraordinaire (GLIMPSE).
قال كون: “عندما نجمع بيانات Gaia و Spitzer معًا ونرى أخيرًا هذه الخريطة التفصيلية ثلاثية الأبعاد ، يمكننا أن نرى أن هناك قدرًا كبيرًا من التعقيد في هذه المنطقة لم يكن واضحًا من قبل”.
لم يفهم علماء الفلك بعد أسباب تكوُّن الأذرع الحلزونية في مجرات مثل مجرتنا. على الرغم من أننا لا نستطيع رؤية الهيكل الكامل لمجرة درب التبانة ، فإن القدرة على قياس حركة النجوم الفردية مفيدة لفهم هذه الظاهرة: من المحتمل أن تكون النجوم في الهيكل المكتشف حديثًا في نفس الوقت تقريبًا ، في نفس المنطقة العامة ، و تأثرت بشكل فريد بالقوى المؤثرة داخل المجرة ، بما في ذلك الجاذبية والقص بسبب دوران المجرة.
قال أحد مؤلفي الورقة البحثية ، روبرت بنيامين ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة ويسكونسن وايت ووتر والباحث الرئيسي في مسح جليمبس. “هذا الهيكل هو جزء صغير من مجرة درب التبانة ، لكنه يمكن أن يخبرنا بشيء مهم عن المجرة ككل.”
المرجع: “هيكل زاوية ميل عالية في ذراع القوس” بواسطة MA Kuhn1 و RA Benjamin و C. Zucker و A. Krone-Martins و RS de Souza و A. Castro-Ginard و EEO Ishida و MS Povich9 و LA Hillenbrand لـ تعاون مكافحة التمرد ، 21 يوليو 2021 ، علم الفلك والفيزياء الفلكية.
DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202141198
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”