هل مجرتنا درب التبانة زومبي؟

عرض أكبر. | درب التبانة فوق المغرب ، بقلم بيسانكون أرنو. قم بزيارة موقعه على الإنترنت.

عرض أكبر.| درب التبانة فوق المغرب ، بقلم بيسانكون أرنو.قم بزيارة موقعه على الإنترنت.

بواسطةكيفن شاوينسكيوالمعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا زيورخ

مثل الزومبي ، مجرة ​​درب التبانة قد تكون ميتة بالفعل لكنها لا تزال مستمرة. من شبه المؤكد أن انتهاء صلاحية جارنا المجري أندروميدا قبل بضعة مليارات من السنين ، لكنه بدأ مؤخرًا فقط في إظهار علامات خارجية على زواله.

يبدو أن المجرات قادرة على 'الفناء' - أي التوقف عن تحويل الغاز إلى نجوم جديدة - عبر مسارين مختلفين تمامًا ، تقودهما عمليات مختلفة تمامًا. المجرات مثل مجرة ​​درب التبانة وأندروميدا تفعل ذلك ببطء شديد على مدى بلايين السنين.

كيف ولماذا تقوم المجرات بإخماد تشكل نجومها وتغيير شكلها أو شكلها ، هو أحد الأسئلة الكبيرة في الفيزياء الفلكية خارج المجرة. قد نكون الآن على وشك أن نكون قادرين على تجميع كيفية حدوث ذلك. وجزء من الشكر يعود للعلماء المواطنين الذين قاموا بتمشيط ملايين الصور المجرية لتصنيف ما هو موجود هناك.

هل يمكن لمجرة (مثل NGC 3810 في هذه الحالة) أن يكون لها هيكل حلزوني كلاسيكي وأيضًا أن تكون ميتة بالفعل؟ رصيد الصورة: ESA / Hubble and NASA، CC BY

هل يمكن لمجرة (مثل NGC 3810 في هذه الحالة) أن يكون لها هيكل حلزوني كلاسيكي وأيضًا أن تكون ميتة بالفعل؟ رصيد الصورة: ESA / Hubble and NASA، CC BY

تنمو المجرات عن طريق تكوين نجوم جديدة



المجرات عبارة عن أنظمة ديناميكية تعمل باستمرار على تجميع الغازات وتحويل بعضها إلى نجوم.

مثل البشر ، تحتاج المجرات إلى الغذاء. في حالة المجرات ، هذا 'الغذاء' هو مصدر لغاز الهيدروجين الطازج من الشبكة الكونية ، وهي خيوط وهالات المادة المظلمة التي تشكل أكبر الهياكل في الكون. مثل هذا الغازيبرد ويسقط في هالات المادة المظلمة، فإنه يتحول إلى قرص يمكنه بعد ذلك أن يبرد أكثر ويتحول في النهاية إلى نجوم.

مع تقدم النجوم في العمر وتموت ، يمكنها إعادة بعض هذا الغاز مرة أخرى إلى المجرة إما عن طريق الرياح القادمة من النجوم أو عن طريق الرياحمستعر أعظم. عندما تموت النجوم الضخمة في مثل هذه الانفجارات ، فإنها تسخن الغاز من حولها وتمنعه ​​من البرودة بسرعة كبيرة. إنها توفر ما يسميه علماء الفلك 'التغذية المرتدة': وبالتالي فإن تكوين النجوم في المجرات هو عملية ذاتية التنظيم. الحرارة الناتجة عن احتضار النجوم تعني أن الغاز الكوني لا يبرد ويتحول إلى نجوم جديدة بسهولة ، مما يحد في النهاية من عدد النجوم الجديدة التي يمكن أن تتشكل.

معظم هذه المجرات المكونة للنجوم تكون على شكل قرص أو حلزوني ، مثل مجرتنا درب التبانة.

إلى اليسار: مجرة ​​حلزونية تشتعل في الضوء الأزرق للنجوم الفتية من تشكل النجوم المستمر ؛ إلى اليمين: مجرة ​​بيضاوية يغمرها الضوء الأحمر للنجوم القديمة. رصيد الصورة: مسح سلون الرقمي للسماء

إلى اليسار: مجرة ​​حلزونية تشتعل في الضوء الأزرق للنجوم الفتية من تشكل النجوم المستمر ؛ إلى اليمين: مجرة ​​بيضاوية يغمرها الضوء الأحمر للنجوم القديمة. رصيد الصورة:مسح سلون الرقمي للسماء

ولكن هناك نوع آخر من المجرات التي لها شكل مختلف تمامًا ، أو مورفولوجيا ، في لغة الفلكيين. تميل هذه المجرات الإهليلجية الضخمة إلى أن تبدو كروية الشكل أو على شكل كرة القدم. إنهم ليسوا نشيطين تقريبًا - لقد فقدوا إمداداتهم من الغاز وبالتالي توقفوا عن تكوين نجوم جديدة. تتحرك نجومهم في مدارات غير منظمة ، مما يمنحهم شكلًا أضخم وأكثر استدارة.

تختلف هذه المجرات الإهليلجية من ناحيتين رئيسيتين: لم تعد تشكل نجومًا ولها شكل مختلف. لابد أن شيئًا دراماتيكيًا قد حدث لهم لإحداث مثل هذه التغييرات العميقة. لما؟

أزرق = صغير وأحمر = قديم؟

التقسيم الأساسي للمجرات إلى مجرات حلزونية مكونة للنجوم تتوهج في الضوء الأزرق للنجوم الضخمة والشابة وقصيرة العمر ، من ناحية ، والمجرات الإهليلجية الهادئة التي تغمرها الوهج الدافئ للنجوم القديمة منخفضة الكتلة ، من ناحية أخرى ، يعود إلى الدراسات الاستقصائية المبكرة للمجرات في القرن العشرين.

ولكن ، بمجرد الاستطلاعات الحديثة مثل مسح Sloan Digital Sky Survey (SDSS) في تسجيل مئات الآلاف من المجرات ، بدأت الأجسام في الظهور التي لا تتناسب تمامًا مع هاتين الفئتين العريضتين.

عدد كبير من المجرات الحمراء الهادئة ليست بيضاوية الشكل على الإطلاق ، ولكنها تحتفظ تقريبًا بشكل قرص. بطريقة ما ، توقفت هذه المجرات عن تشكيل النجوم دون تغيير بنيتها بشكل كبير.

في الوقت نفسه ، بدأت المجرات الإهليلجية الزرقاء في الظهور على السطح. هيكلها مشابه لبنية المجسمات البيضاوية 'الحمراء والميتة' ، لكنها تتألق في الضوء الأزرق الساطع للنجوم الفتية ، مما يشير إلى أن تشكل النجوم لا يزال مستمراً فيها.

كيف تتناسب هاتان الكرتان الغريبتان - اللوالب الحمراء والبيضاوية الزرقاء - مع صورتنا لتطور المجرات؟

تسمح حديقة حيوان المجرة للعلماء المواطنين بتصنيف المجرات.

تسمح حديقة حيوان المجرة للعلماء المواطنين بتصنيف المجرات.


أرسل المواطن العلماء

كطالب دراسات عليا في أكسفورد ، كنت أبحث عن بعض هذه المجرات الغريبة. كنت مهتمًا بشكل خاص بالمجسمات الإهليلجية الزرقاء وأي أدلة تحتويها حول تكوين المجرات الإهليلجية بشكل عام.

في مرحلة ما ، قضيت أسبوعًا كاملاً في تصفح ما يقرب من 50000 مجرة ​​من SDSS بالعين ، حيث لم تكن أي من الخوارزميات المتاحة لتصنيف شكل المجرة جيدة بالقدر الذي كنت بحاجة إليه. لقد وجدت عددًا قليلاً من المجرات البيضاوية الزرقاء ، لكن سرعان ما أصبحت قيمة تصنيف كل ما يقرب من مليون مجرة ​​في SDSS بالعيون البشرية واضحة. بالطبع ، لم يكن المرور عبر مليون مجرة ​​بمفردي ممكنًا.

بعد وقت قصير ، أطلقت أنا ومجموعة من المتعاونينgalaxyzoo.orgودعت أعضاء من الجمهور - علماء مواطنون - للمشاركة في أبحاث الفيزياء الفلكية. عند تسجيل الدخول إلى Galaxy Zoo ، ستظهر لك صورة مجرة ​​ومجموعة من الأزرار المقابلة للتصنيفات المحتملة ، بالإضافة إلى برنامج تعليمي لمساعدتك في التعرف على الفئات المختلفة.

بحلول الوقت الذي توقفنا فيه عن تسجيل التصنيفات لربع مليون شخص ، تم تصنيف كل من المليون مجرة ​​في Galaxy Zoo أكثر من 70 مرة ، مما أعطانيالتصنيفات البشرية الموثوقة لشكل المجرة، بما في ذلك مقياس عدم اليقين. هل وافق 65 من أصل 70 عالماً مواطناً على أن هذه المجرة بيضاوية الشكل؟ حسن! إذا لم يكن هناك اتفاق على الإطلاق ، فهذه معلومات أيضًا.

ساعد الاستفادة من تأثير 'حكمة الحشد' المقترن بقدرة بشرية لا مثيل لها في التعرف على الأنماط على فرز مليون مجرة ​​واكتشاف العديد من المجرات الإهليلجية الزرقاء واللوالب الحمراء الأقل شيوعًا لكي ندرسها.

مخطط كتلة المجرة اللونية. توجد المجرات الزرقاء المكونة للنجوم في الأسفل ، في السحابة الزرقاء. توجد المجرات الحمراء الهادئة في القمة ، بالتسلسل الأحمر.

مخطط كتلة المجرة اللونية. توجد المجرات الزرقاء المكونة للنجوم في الأسفل ، في السحابة الزرقاء. توجد المجرات الحمراء الهادئة في القمة ، بالتسلسل الأحمر. 'الوادي الأخضر' هو المنطقة الانتقالية بينهما. رصيد الصورة: Schawinski + 14


العيش بدون قصد في الوادي الأخضر؟

مفترق طرق تطور المجرات هو مكان يسمى 'الوادي الأخضر. ' قد يبدو هذا خلابًا ، لكنه يشير إلى السكان بين المجرات الزرقاء المكونة للنجوم ('السحابة الزرقاء') والمجرات الحمراء التي تتطور بشكل سلبي ('التسلسل الأحمر'). يجب أن تكون المجرات ذات الألوان 'الخضراء' أو المتوسطة هي تلك المجرات التي يكون فيها تشكل النجوم في طور الانطفاء ، ولكن لا يزال لديها بعض التشكل النجمي المستمر - مما يشير إلى أن العملية توقفت منذ فترة قصيرة فقط ، وربما بضع مئات الملايين من السنين .

وبغض النظر عن الفضول ، قد يعود أصل مصطلح 'الوادي الأخضر' إلى حديث ألقي في جامعة أريزونا حول تطور المجرات حيث ، عندما وصف المتحدث الرسم التخطيطي للكتلة اللونية للمجرة ، نادى أحد الحضور : 'الوادي الأخضر ، حيث تموت المجرات!' جرين فالي ، أريزونا ، هو مجتمع تقاعد يقع خارج مدينة توكسون ، مسقط رأس الجامعة.

بالنسبة لمشروعنا ، جاءت اللحظة المثيرة حقًا عندما نظرنا إلىمعدل موت المجرات المختلفة. وجدنا أن اللوالب التي تموت ببطء هي الحلزونات والأخرى التي تموت بسرعة هي الأشكال البيضاوية. يجب أن يكون هناك مساران تطوريان مختلفان اختلافًا جوهريًا يؤديان إلى إخماد المجرات. عندما استكشفنا هذين السيناريوهين - الموت ببطء ، والموت بسرعة - أصبح من الواضح أنه يجب ربط هذين المسارين بإمدادات الغاز التي تغذي تشكل النجوم في المقام الأول.

تخيل مجرة ​​حلزونية مثل مجرتنا درب التبانة تقوم بمرح بتحويل الغاز إلى نجوم مع استمرار تدفق غاز جديد. ثم يحدث شيء ما يؤدي إلى إيقاف هذا الإمداد بالغاز الخارجي الطازج: ربما سقطت المجرة في مجموعة ضخمة من المجرات حيث يكون التجمع داخل العنقود ساخنًا. يقطع الغاز الغاز الطازج من الخارج ، أو ربما نمت هالة المادة المظلمة في المجرة بشكل كبير لدرجة أن الغاز الذي يسقط فيها يسخن إلى درجة حرارة عالية بحيث لا يمكن أن يبرد خلال عصر الكون. على أي حال ، تبقى المجرة الحلزونية الآن فقط مع الغاز الموجود في خزانها.

نظرًا لأن هذه الخزانات يمكن أن تكون هائلة ، وتحويل الغاز إلى نجوم عملية بطيئة جدًا ، يمكن أن تستمر مجرتنا الحلزونية لفترة طويلة في البحث عن النجوم الجديدة 'على قيد الحياة' ، بينما ينخفض ​​المعدل الفعلي لتشكيل النجوم على مدى عدة مليارات من السنين . إن البطء الجليدي في استخدام مخزون الغاز المتبقي يعني أنه بحلول الوقت الذي ندرك فيه أن المجرة في حالة انحدار نهائي ، حدثت 'لحظة الزناد' منذ بلايين السنين.

صورة هابل لجزء من مجرة ​​المرأة المسلسلة ، والتي قد تكون مثل مجرتنا درب التبانة زومبي مجري. رصيد الصورة: ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وجيه دالكانتون وبي إف ويليامز ول. جونسون (جامعة واشنطن) وفريق PHAT و R. Gendler

صورة هابل لجزء من مجرة ​​المرأة المسلسلة ، والتي قد تكون مثل مجرتنا درب التبانة زومبي مجري. رصيد الصورة:ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وجيه دالكانتون وبي إف ويليامز ول. جونسون (جامعة واشنطن) وفريق PHAT و R. Gendler

مجرة أندروميدا ، أقرب مجرة ​​حلزونية ضخمة ، تقع في الوادي الأخضر ومن المحتمل أنها بدأت في الانحدار منذ دهور: إنها مجرة ​​زومبي ، وفقًا لأحدث أبحاثنا. إنها ميتة ، لكنها مستمرة في الحركة ، ولا تزال تنتج النجوم ، ولكن بمعدل متناقص مقارنة بما يجب أن تكون عليه إذا كانت لا تزال مجرة ​​تشكل نجومًا عادية. إن معرفة ما إذا كانت مجرة ​​درب التبانة تقع في الوادي الأخضر - في طور الإغلاق - يمثل تحديًا أكبر بكثير ، لأننا في مجرة ​​درب التبانة ولا يمكننا القياس بسهولةخصائصه المتكاملةبالطريقة التي نستطيع بها المجرات البعيدة.

حتى مع وجود المزيد من البيانات غير المؤكدة ، يبدو أن درب التبانة على حافة الهاوية ، وعلى استعداد للتعثر في الوادي الأخضر. من الممكن تمامًا أن تكون مجرة ​​درب التبانة عبارة عن زومبي ، وقد ماتت منذ مليار سنة.

المحادثة src = & apos؛ img / science-wire / 86 / is-our-milky-way-galaxy-zombie.gif

كيفن شاوينسكي، أستاذ مساعد في الفيزياء الفلكية في المجرة والثقب الأسود ،المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا زيورخ

تم نشر هذه المقالة في الأصلالمحادثة. إقرأ الالمقالة الأصلية.

هل تستمتع بـ ForVM؟ اشترك في النشرة الإخبارية اليومية المجانية اليوم!