مجرتنا الأم لم تظهر إلى الوجود دفعة واحدة. تشكلت مجرة درب التبانة تدريجيا، حيث تم دمج المجرات الأصغر، أو المجرات القزمة، في مجرتنا على مدى مليارات السنين.
وتبين أن النجوم بقايا من هذه المجرات القزمة لا تزال تشترك في الخصائص، ويتحسن العلماء في التعرف عليها. ومن خلال دراسة أوجه التشابه بينها، يستخدم العلماء هذه النجوم لتحديد المجرات الأصلية الخاصة بها. ويقول فريق من علماء الفلك إنهم حددوا عينة من هذه النجوم العشرين التي – بسبب سماتها المتشابهة – ربما نشأت معًا في مجرة قزمة أطلق عليها الباحثون اسم “لوكي”.
قال عالم الفلك فيديريكو سيستيتو، زميل ما بعد الدكتوراه في جامعة هيرتفوردشاير والمؤلف المشارك في الدراسة، لموقع Space.com عبر البريد الإلكتروني: “ربما اكتشفنا أحد الأنظمة الصغيرة المختلفة التي ساهمت في تشكيل درب التبانة”.
الدراسة، المنشورة في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية، تعتمد على العمل السابق لـ Sestitio. لقد حدد بالفعل النجوم التي انتهى بهم الأمر إلى مسحها من أجل الدراسة الجديدة. لكن الآن، أصبح لدى Sestitio والفريق ميزات جديدة يمكنهم استخدامها لتحديد المجرات الأصلية للنجوم.
وقال سيستيتيو: “يمكن اعتبار هذا العمل بمثابة نوع من متابعة الأعمال السابقة”. “في الماضي، كان علينا أن ننظر إلى هذه النجوم القديمة بحركة غريبة، ومع ذلك، كنا نفتقر إلى المعلومات الكيميائية، والتي أصبحت متاحة الآن مع هذا العمل.”
يكبرون معا
كان الهيليوم والهيدروجين من المكونات الرئيسية للنجوم المبكرة التي تشكلت كوننا. وبمجرد تشكلها، قامت النجوم بدمج هذين العنصرين معًا، مما أدى إلى تكوين عناصر أثقل تكونت أجيالًا لاحقة من النجوم. حدثت هذه العملية مرارًا وتكرارًا على مدى أجيال عديدة.
تعتبر تلك النجوم المبكرة “فقيرة بالمعادن”. ولأنها تشكلت في وقت مبكر جدًا، فإن النجوم لا تحتوي إلا على آثار للعناصر الأثقل، مثل الحديد. إن كونك فقيرًا بالمعادن هو أحد المعرفات التي استخدمها العلماء لمعرفة النجوم التي تشكلت في نفس المجرة القزمة.
يقول سيستيتيو: “نعتقد أن هذه النجوم القديمة والفقيرة بالمعادن تشكلت في مجرة صغيرة واحدة ابتلعتها درب التبانة المتكونة”.
لكن الأمر لا يقتصر على أن هؤلاء النجوم العشرين فقراء بالمعادن؛ وقد حدد العلماء العديد من النجوم في مجرتنا التي تشترك في هذه الميزة. التركيبة الأولية للنجوم ليست كافية لتحديد المجرة. ولتضييق نطاق الأمر، أخذ الفريق في الاعتبار ميزات أخرى مثل الموقع والمدار.
يقول سيستيتيو: “إن الحركة المدارية (النجوم) غريبة لأنها محصورة بالقرب من قرص درب التبانة، والذي عادة ما يسكنه نجوم أصغر سنا وغنية بالمعادن”.
ال درب التبانة القرص هو هيكل دائري متدفق يشبه الدوامة، حيث توجد معظم نجوم مجرتنا، بما في ذلك نجمنا شمستقع. كان الموقع الفريد للنجوم العشرين مؤشرًا آخر على أنها قد تكون جميعها مرتبطة ببعضها البعض.
يقول سيستيتيو: “كان هذا ممكنًا بفضل الحركة المدارية الدقيقة والمعلومات الكيميائية للنجوم القديمة والفقيرة بالمعادن”.
بينما الحركة المدارية تم التعرف على هذه النجوم ودراستها مسبقًا، والمعلومات الكيميائية جديدة، وقد أعطت الباحثين مؤشرًا أقوى بكثير عن المجرة الأصلية المشتركة للنجوم.
فريدة من نوعها كيميائيا
كانت الميزات التي احتاج الفريق إلى دراستها متنوعة، لذلك استخدموا مجموعة متنوعة من الأساليب.
وقال سيستيتيو: “أعتقد أن الجزء المفضل لدي من هذا البحث هو تجميع تقنيات ومنهجيات مختلفة لفهم أصل هذه النجوم بشكل أفضل”.
استخدم علماء الفلك التحليل الطيفي عالي الدقة، والحركة المدارية، وحتى المحاكاة النظرية لتفسير الخصائص الكيميائية والمدارية للنجوم.
وقال سيستيتيو: “نحن نقدم صورة كاملة، بقدر ما نستطيع، لخصائص هذه النجوم”.
قارن الفريق الخصائص الكيميائية في النجوم بتلك الموجودة في الهالة المجرية، والمجرات القزمة، بالإضافة إلى المجموعات السكانية المحاكاة. ووجدوا أن التوقيعات الكيميائية للنجوم العشرين تشير إلى التخصيب من الطاقة العالية المستعرات الأعظم, هايبرنوفاوالنجوم الضخمة سريعة الدوران، و نجم نيوتروني عمليات الدمج.
ومع ذلك، لم يجدوا أي مؤشر على انفجارات الأقزام البيضاء. ويقول الباحثون إن هذا يعني أن أصل النجوم كان على الأرجح “مجرة قزمة قصيرة العمر وحيوية”.
المجرات الخفية
يعمل Sestitio على تحديد هذه المجرات القديمة، لأن فهم المزيد عنها يساعدنا على معرفة المزيد عن مجرة درب التبانة ككل.
وقال سيستيتيو: “إن أكثر النجوم فقراً بالمعادن في مجرتنا، والتي تعد أيضاً من أقدم النجوم، هي أجرام سماوية في غاية الأهمية”. “يمكنهم فتح نافذة على العمليات المبكرة المتعلقة بتكوين درب التبانة (والمجرات بشكل عام)، وأصل العناصر، وخصائص النجوم الأولى”.
من الممكن أن يكون هناك العديد من مجرات “لوكي” المخفية حول مجرة درب التبانة. في حين أنه من السهل إلى حد ما العثور على المجرات الصغيرة المتداخلة والمتراكمة في محيط درب التبانة، يقول سيستيتيو، إن العثور عليها في قرص مجرتنا يعد مهمة أصعب بكثير.
القرص مزدحم بالنجوم الأصغر سنا الغنية بالمعادن نسبيا. لذا، فإن عملية المسح واختيار النجوم المناسبة في القرص تستغرق وقتًا. لكن سيستيتيو يتطلع إلى اكتشاف رؤى جديدة حول تكوين درب التبانة.
ويقول: “على الرغم من أن هذا العمل قد يكون محدودًا في عدد النجوم المرصودة، إلا أن المستقبل يبدو رائعًا”. “سيكون لدينا مرافق طيفية متعددة الأجسام يمكنها الحصول على معلومات كيميائية لآلاف النجوم.
“في تلك المرحلة، سنكون قادرين على فهم خصائص العديد من اللبنات الأساسية التي شكلت مجرتنا بشكل أفضل.”
