درب التبانة لها حافة مخفية وقد قام العلماء أخيرًا برسم خرائط لها

وقد حدد علماء الفلك أخيرا مكان درب التبانةيتلاشى نشاط صنع النجوم، مما يكشف عن حدود طال انتظارها في مجرتنا.

لطالما كان تحديد مدى امتداد مجرة ​​درب التبانة أمرًا صعبًا؛ لأن قرصها لا ينتهي فجأة، بل يتلاشى تدريجيًا في الفضاء. الآن، حدد الباحثون حدودًا واضحة للمكان الذي تتشكل فيه النجوم الجديدة بشكل نشط. ومن خلال دراسة العصور النجمية، أظهر فريق دولي أن معظم تشكل النجوم في مجرتنا يحدث على بعد حوالي 40 ألف سنة ضوئية من مركز المجرة.

قام الفريق بدمج ملاحظات النجوم العملاقة اللامعة مع عمليات محاكاة متقدمة لكيفية تطور المجرات. وكشف هذا النهج عن نمط مميز على شكل حرف U في أعمار النجوم، والذي يمثل الحد الخارجي لمنطقة تشكل النجوم في درب التبانة.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة، الدكتور كارل فيتيني، ومقره الآن في جامعة إنسوبريا: “لقد كان مدى قرص تشكيل النجوم في مجرة ​​درب التبانة سؤالًا مفتوحًا منذ فترة طويلة في علم آثار المجرة؛ ومن خلال رسم خريطة لكيفية تغير أعمار النجوم عبر القرص، لدينا الآن إجابة كمية واضحة”.

كيف نمت مجرة ​​درب التبانة من الداخل إلى الخارج

لا تقوم المجرات بتكوين النجوم بالتساوي عبر أقراصها. وبدلا من ذلك، فإنها تنمو إلى الخارج مع مرور الوقت. يبدأ تكوين النجوم في مناطق مركزية كثيفة وينتشر تدريجيًا نحو القرص الخارجي على مدى مليارات السنين، وهي عملية تُعرف باسم النمو “من الداخل إلى الخارج”. ولهذا السبب، تميل النجوم إلى أن تكون أصغر سنًا على مسافات أكبر من المركز.

وتتبع مجرة ​​درب التبانة هذا النمط المتوقع، ولكن إلى حد معين فقط. ووجدت الدراسة أن أعمار النجوم تتناقص كلما ابتعدت عن المركز حتى حوالي 35 ألف إلى 40 ألف سنة ضوئية. أبعد من ذلك، ينقلب الاتجاه وتصبح النجوم أكبر سنًا مرة أخرى مع زيادة المسافة. وهذا يخلق النمط العمري المميز على شكل حرف U.

ومن خلال مقارنة هذا النمط مع عمليات محاكاة المجرات التفصيلية، أكد الباحثون أن المنطقة الأصغر سنا تتوافق مع انخفاض حاد في كفاءة تكوين النجوم. يمثل هذا الحد الحقيقي لقرص تكوين النجوم في مجرة ​​درب التبانة. وعلق البروفيسور جوزيف كاروانا، المؤلف المشارك والمشرف على المشروع ومقره في جامعة مالطا: “البيانات المتاحة الآن تسمح بأعمار النجوم الدقيقة بشكل متزايد لتكون بمثابة أدوات قوية لفك قصة درب التبانة، إيذانا بعصر جديد من الاكتشاف حول مجرتنا الأم”.

تتفاعل النجوم المولودة في القرص الداخلي مع الأذرع الحلزونية طوال حياتها. تدفعهم مواجهات الجاذبية المتكررة هذه تدريجيًا إلى الخارج، مما يؤدي إلى هجرتهم إلى مناطق القرص الخارجي خارج حافة تكوين النجوم (حوالي 12 كيلو فرسخ فلكي). تساعد هذه العملية في تفسير سبب سيطرة النجوم الأقدم على القرص المجري الخارجي على الرغم من أنها لم تولد هناك. الائتمان: البروفيسور جوزيف كاروانا، جامعة مالطا

لماذا توجد النجوم خارج حدود تكوين النجوم؟

إذا انخفض تكوين النجوم بشكل حاد عند هذه الحدود، فإن ذلك يثير سؤالاً واضحًا: لماذا لا تزال هناك نجوم أبعد؟

تكمن الإجابة في عملية تسمى “الهجرة الشعاعية” – حيث تتحرك النجوم ببطء بعيدًا عن أماكن ميلادها من خلال التفاعل مع الموجات الحلزونية التي تنتقل عبر المجرة. وكما هو الحال مع راكبي الأمواج الذين يركبون أمواج المحيط، يمكن للنجوم أن تكتسب الطاقة من الأذرع الحلزونية وتنجرف نحو الخارج مع مرور الوقت.

معظم النجوم الموجودة خارج الحدود لم تولد هناك. وبدلا من ذلك، هاجروا تدريجيا إلى الخارج. ولأن هذه العملية بطيئة وتحدث بشكل عشوائي مع مرور الوقت، فإن النجوم التي سافرت إلى أبعد المسافات تميل إلى أن تكون الأقدم.

والأهم من ذلك أن هذه النجوم الخارجية تتبع مدارات دائرية تقريبًا. وهذا يدل على أنها لم يتم قذفها إلى الخارج بسبب اصطدامات المجرات. إن مواقعهم الحالية هي نتيجة لعمليات داخلية طويلة الأمد داخل مجرة ​​درب التبانة. وأوضح البروفيسور فيكتور بي ديباتيستا، المؤلف المشارك والمشرف المشارك على الدراسة في جامعة لانكشاير: “النقطة الرئيسية حول النجوم الموجودة في القرص الخارجي هي أنها تقع على مقربة من مدارات دائرية، مما يعني أنها يجب أن تكون قد تشكلت في القرص. هذه ليست نجومًا تناثرت إلى أنصاف أقطار كبيرة بواسطة مجرة ​​تابعة لها”.

رسم خرائط درب التبانة مع المسوحات النجمية

ولتحديد هذه الحدود، قام الباحثون بتحليل أكثر من 100 ألف نجم عملاق. واستخدموا بيانات طيفية من مسوحات LAMOST وAPOGEE، بالإضافة إلى قياسات دقيقة للغاية من القمر الصناعي Gaia، الذي يرسم خرائط للنجوم عبر درب التبانة.

من خلال التركيز على النجوم في القرص الرئيسي للمجرة، تمكن الفريق من عزل توقيع النمو من الداخل إلى الخارج وفصله عن العمليات الأخرى التي تؤثر على حركة النجوم. وقال البروفيسور لوران آير، المؤلف المشارك من جامعة جنيف: “إن جايا تفي بوعدها: من خلال الجمع بين بياناتها مع التحليل الطيفي الأرضي ومحاكاة المجرات، فإنها تسمح لنا بفك رموز تاريخ تكوين مجرتنا”.

وللتحقق من صحة النتائج التي توصلوا إليها، لجأ الباحثون إلى عمليات المحاكاة المتقدمة. أظهرت هذه النماذج أن نمط العمر على شكل حرف U يظهر بشكل طبيعي عندما يتراجع تكوين النجوم بشكل حاد وتهاجر النجوم الأقدم إلى الخارج.

“في الفيزياء الفلكية، نستخدم عمليات المحاكاة التي يتم تشغيلها على أجهزة الكمبيوتر العملاقة لتحديد الآليات الفيزيائية المسؤولة عن الميزات التي نلاحظها في المجرات”، أوضح المؤلف المشارك الدكتور جواو إيه إس أمارانتي، من جامعة شنغهاي جياو تونغ. وأضاف في هذه الدراسة: “لقد سمحوا لنا بإظهار كيف تشكل هجرة النجوم المظهر العمري للقرص وتحديد أين تنتهي منطقة تكوين النجوم”.

ما الذي يسبب الانخفاض في تكوين النجوم؟

في حين أن موقع الحدود محدد جيدًا الآن، إلا أن سبب انخفاض تكوين النجوم على هذه المسافة لا يزال غير واضح. أحد الاحتمالات هو تأثير الشريط المركزي لمجرة درب التبانة، والذي قد يتسبب في تجمع الغاز في أنصاف أقطار معينة. والسبب الآخر هو الالتواء الخارجي للمجرة، حيث ينحني القرص ويمكن أن يعطل الظروف اللازمة لتكوين النجوم.

على الرغم من أن السبب الدقيق لا يزال غير مؤكد، إلا أن الدراسة تظهر أن نمط العمر على شكل حرف U هو مؤشر موثوق للمكان الذي يتوقف فيه تكوين النجوم بشكل فعال.

التطلع إلى الأمام

ستوفر المسوحات المستقبلية مثل 4MOST وWEAVE بيانات أكثر تفصيلاً، مما يساعد علماء الفلك على تحسين هذه القياسات وفهم أفضل لما يحدد حافة قرص تشكيل النجوم في درب التبانة.

يسلط هذا العمل الضوء أيضًا على كيف أن أعمار النجوم، التي كان من الصعب قياسها بدقة، أصبحت أداة قوية لدراسة تاريخ المجرات. من خلال تتبع كيفية تشكل النجوم وتحركها على مدى مليارات السنين، يكتسب العلماء صورة أوضح لكيفية تطور مجرة ​​درب التبانة.

قال الدكتور جواو أمارانتي، من جامعة شنغهاي جياو تونغ: “في الفيزياء الفلكية، نستخدم عمليات المحاكاة التي يتم تشغيلها على أجهزة الكمبيوتر العملاقة كأداة لتحديد الآليات الفيزيائية المسؤولة عن إنشاء الميزات التي نلاحظها في المجرات، مثل درب التبانة. في دراستنا الحالية، على سبيل المثال، ساعدتنا هذه المحاكاة على توضيح كيف تشكل الهجرة النجمية ملف العمر النجمي للمجرات، مما يسمح لنا بتحديد حافة قرص تشكيل النجوم في مجرتنا”.

المرجع: “حافة قرص تشكيل النجوم في مجرة ​​درب التبانة: دليل على ملف تعريف عمر النجوم على شكل حرف U” بقلم كارل فيتيني وستيوارت روبرت أندرسون وفيكتور. بي ديباتيستا، جوزيف كاروانا، جواو إيه إس أمارانتي، ستيفن جوف كيلي، لوران آير، لياندرو بيرالدو إي سيلفا، تيغران خاتشاتوريانتس وفيرجينيا كومو، 13 أبريل 2026، علم الفلك والفيزياء الفلكية.
دوى: 10.1051/0004-6361/202558144

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.