اكتشف علماء الفلك نهرًا شبحيًا من النجوم يمكن أن يكشف عن المادة المظلمة

شريط شبحي من النجوم يلتف حول مجرة ​​باهتة تبعد 115 مليون سنة ضوئية، يمنح علماء الفلك طريقة جديدة نادرة لتتبع أحد أكثر مكونات الكون مراوغة: المادة المظلمة.

يحيط هذا الهيكل الرقيق بمجرة UGC 9050-Dw1، وهي مجرة ​​منتشرة للغاية تبعد حوالي 115 مليون سنة ضوئية عن الأرض. يقول الباحثون إنه أول تيار نجمي عنقودي كروي معروف يتم تحديده في مجرة ​​أخرى، مما يوسع تقنية قوية لدراسة الجاذبية والمادة المظلمة إلى ما هو أبعد من مجرتنا.

النتيجة، ذكرت في طبيعة، يأتي من فريق دولي يضم جامعة نورث وسترن عالم الفيزياء الفلكية تجيتسكي ستاركينبرج. جولي كيل هولم جامعة كوبنهاغن وسارة بيرسون من الجامعة التقنية في الدنمارك شارك في قيادة البحث.

ما يجعل هذا الاكتشاف ذا قيمة خاصة هو أن التيار هو أكثر من مجرد مجموعة من النجوم النازحة. ويحتفظ شكله بمعلومات حول بيئة الجاذبية التي سافرت من خلالها تلك النجوم، مما يمنح علماء الفلك بشكل فعال أثرًا مرئيًا لكتلة غير مرئية.

يكشف تيار نجمي عن المادة المظلمة المخفية

وقال تجيتسكي ستاركنبرج، من جامعة نورث وسترن، والذي شارك في تأليف الدراسة: “تسافر جميع النجوم في التيار النجمي على طول نفس المدار تقريبًا، ويتشكل هذا المدار بواسطة جاذبية المجرة”. “من خلال نمذجة تلك الجاذبية، يمكننا تقدير الكتلة الإجمالية للمجرة. ونحن نعلم بالفعل مقدار هذه الكتلة تقريبًا التي تأتي من المادة المرئية مثل النجوم، لذلك يجب أن يكون الباقي عبارة عن مادة مظلمة.”

ستاركنبرج هو أستاذ مساعد باحث في مركز نورث وسترن للاستكشاف والأبحاث متعددة التخصصات في الفيزياء الفلكية ومتخصص في علم الفلك خارج المجرة.

العناقيد الكروية هي مجموعات مدمجة ومرتبطة بالجاذبية وتحتوي على أعداد كبيرة من النجوم. لكنها ليست محصنة ضد جاذبية المجرات التي تدور حولها.

وبمرور الوقت، يمكن للمجرة المضيفة أن تسحب النجوم بعيدًا عن العنقود. تميل تلك النجوم الهاربة إلى البقاء بالقرب من مدار العنقود بدلا من التشتت في كل اتجاه، وتمتد تدريجيا إلى تيارات ضيقة رائدة وزائدة. يمكن لمثل هذه الهياكل البقاء على قيد الحياة لمليارات السنين.

كيف تصبح مجموعات النجوم تيارات نجمية

هذه الحركة المنظمة هي ما يجعل التدفقات النجمية مفيدة جدًا من الناحية العلمية. ونظرًا لأن مساراتها تستجيب لمجال جاذبية المجرة، فإن أشكالها يمكن أن تكشف عن كيفية توزيع الكتلة، بما في ذلك الكتلة التي لا يمكن رؤيتها مباشرة.

حدد علماء الفلك العشرات من تيارات العنقود الكروي في درب التبانة. كان العثور على بنية مماثلة حول مجرة ​​أخرى أكثر صعوبة لأن التيارات البعيدة لها سطوع سطحي منخفض للغاية.

عرض UGC 9050-Dw1 ظروفًا مواتية بشكل غير عادي.

وقد عمل المؤلفان المشاركان في الدراسة، ديفيد ساند وكاثرين فيلدر، وكلاهما من علماء الفلك في جامعة أريزونا، على ملاحظات أرشيفية من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا. أثناء قيام المؤلف المشارك في الدراسة ديفيد هندل بفحص الصور المنشورة للمجرة، لاحظ ميزة ضيقة ومنحنية تبدو بشكل لافت للنظر مثل تيار نجمي.

هابل يرصد تيارًا حول UGC 9050-Dw1

ساعدت طبيعة المجرة المنتشرة في جعل هذا الاكتشاف ممكنًا. تحتوي المجرات فائقة الانتشار على عدد قليل نسبيًا من النجوم المرئية المنتشرة عبر مساحة كبيرة، مما يخلق خلفية قاتمة يمكن أن يبرز عليها تيار خافت للغاية.

كان UGC 9050-Dw1 هدفًا مثيرًا للاهتمام بالفعل. وجدت الأبحاث السابقة باستخدام ملاحظات هابل والراديو أن لها مظهرًا مشوهًا، وعمودًا نجميًا بارزًا، ومجموعة غنية بشكل غير عادي من العناقيد الكروية. قدر الباحثون أنها تحتوي على حوالي 52 عنقودًا كرويًا، تساهم تلك العناقيد بحوالي 20% من إجمالي ضوء المجرة. كما دفع هيكلها غير المعتاد علماء الفلك إلى اقتراح أنها قد تكون بقايا اندماج بين المجرات القزمة أو تفاعل قوي آخر.

إن وفرة العناقيد الكروية تجعل التيار الذي تم تحديده حديثًا أقل إثارة للدهشة إلى حد ما، ولكنه ليس أقل أهمية.

تمثل المادة المظلمة ما يقرب من 85% من مادة الكون، ومع ذلك فهي لا تبعث أو تمتص أو تعكس الضوء بطريقة يمكن للتلسكوبات التقليدية اكتشافها مباشرة. وبدلاً من ذلك يتم الاستدلال على وجوده من تأثير جاذبيته على النجوم والمجرات والهياكل الكونية الأكبر.

استخدام التدفقات النجمية لرسم خريطة للمادة المظلمة

توفر التدفقات النجمية طريقة حساسة بشكل غير عادي لتتبع هذا التأثير.

بعد تحديد البنية المحيطة بـ UGC 9050-Dw1، أنشأ الباحثون الآلاف من عمليات المحاكاة الحاسوبية. لقد قاموا بتغيير خصائص الكتلة الكروية الأصلية وتوزيع المادة في جميع أنحاء المجرة، ثم قارنوا التيارات المحاكاة مع القوس الذي شوهد في الملاحظات.

إن شكل التيار ولونه واتصاله الواضح بجسم مضغوط، كلها تدعم الاستنتاج القائل بأنه نشأ من كتلة كروية. فضلت النماذج أيضًا وجود مجرة ​​مدمجة في هالة ضخمة من المادة المظلمة، مما يوفر ما وصفه الباحثون بأنه القيد الأول على هالة المجرة فائقة الانتشار المستمدة من تيار نجمي.

وقال كيل هولم: “تتوافق نتائجنا مع الدراسات السابقة وما أظهرته حول المادة المظلمة في هذه المجرة شديدة الانتشار”. “نحن نقيسها بأداة جديدة تمامًا لهذا النوع من المجرات، مما يدل على أن هذه الطريقة تعمل أيضًا خارج مجرتنا.”

اختبار جديد للمادة المظلمة في المجرات البعيدة

والنتيجة مهمة لأن المجرات فائقة الانتشار أصبحت أرضًا اختبارية مهمة لنظريات المادة المظلمة. على الرغم من مظهرها الخافت، يمكن أن يكون لها خصائص مختلفة جدًا للمادة المظلمة، ويواصل علماء الفلك مناقشة كيفية تشكل هذه المجرات غير العادية وتطورها. يقدم الدفق الجديد طريقة مستقلة للتحقيق في تلك الكتلة المخفية. إن قياس الكتلة الإجمالية للمجرة هو احتمال واحد فقط. يمكن للتيار النجمي الرقيق بدرجة كافية أن يعمل أيضًا ككاشف كوني. إذا مر تركيز مضغوط من المادة المظلمة بالقرب من التيار أو عبره، فإن جاذبيته يمكن أن تزعج النجوم، مما قد يؤدي إلى إنتاج فجوات أو كتل أو غيرها من المخالفات. وقال ستاركنبرج: “يمكن للتيارات النجمية الرقيقة أن تشكل فجوات أو كتل عندما تمر عبرها تركيزات صغيرة من المادة المظلمة”. “لقد ناقش علماء الفلك منذ فترة طويلة ما إذا كنا قد رأينا هذا يحدث في تيارات داخل مجرة ​​درب التبانة.

إذا تمكنا من تأكيد أن هذا هو سبب هذه الميزات، فإن ذلك سيعطينا طريقة جديدة تمامًا لاختبار كيفية توزيع المادة المظلمة – وفي النهاية معرفة المزيد عن طبيعتها الأساسية.”

المادة المظلمة يمكن أن تترك ندوبًا في تيارات النجوم

يمكن للأفكار المتنافسة حول المادة المظلمة التنبؤ بكميات وتوزيعات مختلفة لهياكل المادة المظلمة الصغيرة. وبالتالي فإن التيارات النجمية لديها القدرة على اختبار المادة المظلمة على نطاقات قد يكون من الصعب التحقيق فيها باستخدام المجرات بأكملها وحدها. لقد قام الباحثون بالفعل بتطوير طرق لاستخراج المعلومات حول بنية هالة المادة المظلمة من التدفقات حول المجرات الخارجية.

في الوقت الحالي، يمثل UGC 9050-Dw1 مثالًا واحدًا. إن العثور على العديد من التدفقات سيسمح للعلماء بمقارنة بيئات المادة المظلمة عبر المجرات المختلفة بدلاً من الاعتماد بشكل كبير على درب التبانة.

وقد تتوسع هذه الفرصة قريبا بشكل كبير.

تم تصميم مهمة إقليدس التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية وتلسكوب نانسي جريس الروماني الفضائي التابع لناسا لمسح أجزاء من السماء أكبر بكثير مما يستطيع هابل تغطيته بكفاءة. لقد اعتُبر رومان، على وجه الخصوص، منذ فترة طويلة أداة واعدة للبحث عن التدفقات العنقودية الكروية في المجرات القريبة والبحث عن الاضطرابات الصغيرة داخلها.

وقال ستاركنبرج: “من المثير أننا اكتشفنا تيارًا نجميًا رفيعًا حول مجرة ​​أخرى غير مجرتنا باستخدام بيانات تلسكوب هابل الفضائي الموجودة بالفعل، وأكدنا ذلك من خلال بيانات التلسكوب الأرضي”. “وهذا يجعل الأمر واعدًا للغاية بالنسبة للتلسكوبات الجديدة التي أصبحت متاحة، بما في ذلك التلسكوب الفضائي الروماني، الذي يمكنه رؤية مساحة أكبر 100 مرة من مساحة هابل”.

المرجع: “دليل على أول تيار نجمي عنقودي كروي خارج درب التبانة” بقلم جولي كيل هولم، وسارة بيرسون، وجاكوب نيبور، وديفيد جيه ساند، وأدريان إم برايس-ويلان، وتجيتسكي ستاركينبرج، وديفيد هندل، وكاترين فيلدر، 12 أغسطس 2026، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-026-10878-ث

وقد تم دعم الدراسة من قبل مؤسسة فيلوم، والاتحاد الأوروبي، والمؤسسة الوطنية للعلوم، ووكالة ناسا.

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