للمرة الأولى، تمكن علماء الفلك من تتبع النجوم اليتيمة الشابة الموجودة فوق القرص الرئيسي لمجرة درب التبانة، بعيدًا عن المكان الذي يجب أن توجد فيه، وصولًا إلى مجرتهم الأصلية.
Table of Contents
اختبار الأبوة النجمية
أصبح “اختبار الأبوة النجمية” الجديد ممكنًا بفضل مهمة تلسكوب غايا الفضائي التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ، والتي تقوم حاليًا ببناء خريطة دقيقة ثلاثية الأبعاد لمجرة درب التبانة وملياري نجمها.
من المحتمل أن الصورة الشائعة لوجود نجم داخل مجرة درب التبانة متأثرة بنظامنا الشمسي: نجم محاط بكواكب تدور في رقصة كونية هادئة. ومع ذلك، كشفت الملاحظات أن العديد من النجوم لديهم تنشئة أكثر اضطرابًا، حيث يتم طردهم من مكان ميلادهم ويصبحون نجومًا يتيمة محكوم عليهم بالتجول في المجرة بمفردهم.
أحد الأماكن التي يمكن أن تُقذف منها النجوم هو واحد من آلاف التجمعات المفتوحة في مجرة درب التبانة. هذه عبارة عن مجموعات من النجوم مرتبطة بشكل فضفاض تحتوي على مئات أو حتى آلاف الأجسام النجمية التي تكونت من نفس السحابة المنهارة من الغاز والغبار.
مجموعات نجمية مفتوحة فوضوية
سيحدث هذا الطرد في مجموعات نجمية مفتوحة فوضوية تحتوي على آلاف النجوم، نتيجة لتفاعلات الجاذبية التي يمكن أن تطلق النجوم الفردية بعيدًا عن أشقائها. في بعض الأحيان، لا يتم إخراج هذه النجوم من عنقودها الأصلي فحسب، بل من المجرة التي يقع بداخلها هذا العنقود تمامًا.
قالت إم فيرجينيا (جيني) ماكسوين، عضو الفريق وأستاذ الفيزياء المشارك في جامعة ليهاي: «من خلال تتبعها في الزمن لمعرفة مكان نشأتها، أصبحنا قادرين على مطابقة 15 منها مع مجموعات النجوم التي ولدت فيها». . “إذا تمكنا من القول بثقة عالية من أين جاءت بعض هذه النجوم، فسنعرف المزيد عن تاريخ العناقيد النجمية في درب التبانة”.
قدم ماكسوين وبقية جامعة ليهاي نتائجهم في الاجتماع رقم 243 للجمعية الفلكية الأمريكية (AAS) في نيو أورليانز في وقت سابق من هذا الشهر.
تعرف على النجوم اليتيمة
الغالبية العظمى من تشكل النجوم في مجرة درب التبانة يحدث داخل قرصها الرئيسي الرقيق، ونادرا ما توجد نجوم حارة شابة ضخمة، تسمى “نجوم من النوع B”، خارج هذه المنطقة.
ومع ذلك، على مدى عقدين من الزمن على الأقل، كان علماء الفلك يدركون أنه تم اكتشاف عدد صغير نسبيًا (بين 10 ملايين و100 مليون) على ارتفاعات عالية فوق القرص، ووصلوا إلى هناك بعد طردهم من مجموعاتهم المضيفة. يبرز هذا لأن هذه النجوم الشابة المقذوفة موجودة بين النجوم التي يقدر عمرها بحوالي 8 مليارات سنة، وهي أقدم بكثير من تلك النجوم اليتيمة الكونية أو شمسنا التي يبلغ عمرها 4.6 مليار سنة.
وهذا يجعل النجوم المقذوفة بارزة للغاية بين نظيراتها الأقدم، مما يعني أنه تم تمييزها بسهولة عن هذه المجموعة من الأجسام النجمية القديمة من خلال ناتج الضوء وحقيقة أنها لا تزال تحرق الهيدروجين في قلوبها، وهو أمر تفعله النجوم في شبابها خلال ما يسميه علماء الفلك التسلسل الرئيسي.
قبل مهمة جايا، لم يكن من الممكن الحصول على بيانات دقيقة بما يكفي لإعادة إنشاء الرحلات التي جلبت هذه النجوم الشابة اللامعة إلى مواقعها المرتفعة فوق درب التبانة أو لتتبعها مرة أخرى إلى مجموعاتها الأصلية.
قال براندون شويرز ساي، عضو الفريق وطالب جامعي في جامعة ليهاي: “لا تخرج النجوم الساخنة غالبًا من القرص، لذا عندما تفعل ذلك، فإنها تكون في غير مكانها بشكل ملحوظ”.
ووجدوا أن أحد النجوم التي درسوها بدا كما لو أنه خرج من عنقوده النجمي في القرص الرئيسي لمجرة درب التبانة بطاقة هائلة وبسرعات عالية بشكل خاص. يعتقد شويرز أن سبب هذا القذف عالي السرعة هو “ركلة” من مستعر أعظم اندلع في نظام ثنائي قريب.
يبدو أن النجوم الأخرى في المجموعة قد ارتحلت عبر الفضاء مثل الارتدادات الكونية، حيث ابتعدت عن مجموعات النجوم ثم عادت إلى الداخل، ليتم طردها مرة أخرى.
وتابع شويرز: “من المحتمل أن العناقيد “الأم” قذفت معظم هذه النجوم من النوع B عندما قامت تفاعلات الجاذبية القريبة من ثلاثة أو أربعة أجسام بطرد أحد أعضاء العنقود، مما دفعها إلى الهروب من مستوى درب التبانة”.
كيف تحكي غايا قصص الأيتام
تتبع فريق جامعة ليهاي رحلة هذه النجوم المقذوفة عاليًا فوق درب التبانة باستخدام البيانات الصادرة من جايا في عام 2022.
سمحت لهم هذه البيانات بمطابقة 95 نجمًا B في خطوط العرض العليا مع 1400 مجموعة مفتوحة، مع الأخذ في الاعتبار ديناميكيات المجرة ومجال الجاذبية لمجرة درب التبانة للبحث عن لحظات في تاريخها عندما كان من الممكن أن تتقاطع ومتى قد يحدث قذف.
وقال ماكسوين: “باستخدام مواقعها ثلاثية الأبعاد وسرعاتها ثلاثية الأبعاد عبر الفضاء، تمكنا من حساب مسارات كل مجموعة ونجم على خطوط العرض العليا على مدى الثلاثين مليون سنة الماضية”.
بمجرد إجراء هذه التطابقات، نظر الفريق إلى لون وسطوع النجوم المقذوفة، وحدد أعمارها وقارنها بالنجوم التي لا تزال موجودة في العنقود المفتوح الذي يبدو أنها نشأت منه.
وهذا تلميح لأصل هذه النجوم، لأنه يُعتقد أن الأجسام النجمية الموجودة في العناقيد المفتوحة قد تشكلت في نفس الوقت تقريبًا من نفس السحابة المنهارة المكونة من الغاز والغبار الكثيف، مما يعني أنه يجب أن يكون لها أعمار وخصائص مماثلة. أدى هذا إلى تضييق نطاق التطابقات المحتملة للنجمة/المجموعة المفتوحة.
قام الفريق أيضًا بتقليص عدد المباريات من خلال فحص كثافات هذه المجموعات الأبوية المحتملة. ورأوا أن العناقيد ذات الكثافة الأعلى من المرجح أن تكون قد تعرضت لاضطرابات في الجاذبية قوية بما يكفي لطرد النجوم في الماضي.
وأدى ذلك إلى اختبارات أبوة إيجابية لـ 15 نجمًا يتيمًا، والتي قدر الباحثون أنها قذفت منذ ما بين 5 إلى 30 مليون سنة بسرعات تتراوح بين 67000 إلى 490000 ميل في الساعة.
لا يمكن إرجاع النجوم اليتيمة الأخرى إلى القرص الرئيسي لمجرتنا. ويشير الفريق إلى أن هذا قد يشير إلى طرق تكوين غير عادية، مثل تكوين النجوم في سحب كثيفة من الغاز البارد، تسمى السحب الجزيئية، والتي توجد في أعالي مجرة درب التبانة. إن عدم وجود مصادر أبوية لبعض هذه النجوم الشابة الساخنة قد يعني أنها بقايا مجرات قزمة كانت تحيط بمجرتنا ذات يوم وتم تفكيكها بواسطة مجرة درب التبانة لتسهيل نموها.
قال شويرز إن العملية برمتها ذكّرته بالبرنامج الحواري الأمريكي النهاري، عرض موري بوفيتش. وقال: “أعتقد أن الجميع قد سمعوا مقولة “أنت لست الأب” التي جاءت من هذا العرض”. “بالنسبة للعديد من هذه المجموعات، كنت أخبرهم بشكل أساسي أنهم ليسوا آباء هذه النجوم اليتيمة، لذلك توصلت إلى اسم “اختبارات الأبوة النجمية”.
