وتدعم النتائج التي توصل إليها علماء الفلك الفرضيات حول تطور مجرة درب التبانة. عادة ما يتم تصوير درب التبانة على أنها قرص مسطح دوار من الغبار والغاز والنجوم. لكن إذا تمكنت من تكبير الصورة والتقاط صورة للحافة، فستجد في الواقع اعوجاجًا ملحوظًا - كما لو كنت تحاول لف وثني أسطوانة الفينيل.
يعتقد علماء الفلك في جامعة هارفارد أن الشكل الملتوي لمجرة درب التبانة ناتج عن هالة غير منتظمة من المادة المظلمة. وهذا يدعم نظريات الاصطدامات المجرية السابقة ويوفر نظرة ثاقبة لطبيعة المادة المظلمة. حقوق الصورة: ستيفان باين-واردينار؛ غيوم ماجلان: روبرت جيندلر/وكالة الفضاء الأوروبية
على الرغم من أن العلماء عرفوا منذ فترة طويلة من خلال بيانات الرصد أن مجرة درب التبانة ملتوية، وأن حوافها تمتد مثل التنورة، إلا أنه لم يتمكن أحد من تفسير السبب.
الآن، أجرى علماء الفلك في جامعة هارفارد ومركز سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) الحسابات الأولى التي تشرح هذه الظاهرة بشكل كامل، مع أدلة دامغة على أن درب التبانة محاطة بهالة منحرفة من المادة المظلمة. ويدعم هذا العمل أيضًا التفكير الحالي حول كيفية تطور مجرة درب التبانة، وقد يقدم أدلة لكشف بعض أسرار المادة المظلمة.
القرص المجري لمجرة درب التبانة ملتوي ويأخذ شكل البوق، على غرار مجرة درب التبانة التي تظهر في الصورة هنا. قام تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا بتصوير هذه المجرة الهامشية غير العادية، وكشف عن تفاصيل غير عادية لقرصها الغباري المقلوب، وأظهر كيف تؤدي اصطدامات المجرات إلى ولادة نجوم جديدة. تظهر الأذرع الغبارية والدوامة للمجرات الحلزونية العادية (مثل مجرة درب التبانة) مسطحة عند الحواف. المصدر: ناسا/معهد علوم التلسكوب الفضائي
قاد الحسابات الجديدة جيوون جيسي هان، وهو طالب في كلية جريفين للدراسات العليا للفنون والعلوم. نُشر البحث في مجلة Nature Astronomy وشارك في تأليفه تشارلي كونروي ولارس هيرنكويست، وكلاهما مدرسان في CfA وقسم علم الفلك.
تقع مجرتنا درب التبانة داخل سحابة منتشرة تسمى الهالة النجمية، والتي تمتد إلى مسافة أبعد في الكون. في عمل رائد نُشر العام الماضي، استنتج فريق من جامعة هارفارد أن الهالات النجمية تتشكل على شكل أشكال بيضاوية مائلة، مثل منطاد زيبلين أو كرة القدم.
وبناءً على ذلك، افترض الفريق أن الشكل نفسه سيكون صحيحًا بالنسبة لهالة المادة المظلمة، وهو كيان أكبر يشمل كل شيء داخل مجرة درب التبانة وما حولها. تشكل المادة المظلمة 80% من كتلة درب التبانة، ولكنها غير مرئية لأنها لا تتفاعل مع الضوء، لذا يجب الاستدلال على شكل هالة المادة المظلمة. استخدم الفريق النموذج لحساب مدارات النجوم داخل هالة المادة المظلمة المستطيلة المائلة، ووجدوا أن هذا يتطابق تمامًا تقريبًا مع الملاحظات الحالية للمجرات الملتوية والمتوهجة.
وقال كونروي: "إن هالات المادة المظلمة المائلة هي في الواقع شائعة جدًا في عمليات المحاكاة، لكن لم يستكشف أحد تأثيرها على درب التبانة". "اتضح أن الميل هو وسيلة أنيقة لشرح حجم واتجاه قرص درب التبانة المتذبذب."
لقد تكهن العلماء منذ فترة طويلة بأن مجرة درب التبانة تشكلت من اصطدام المجرات. يؤكد عمل علماء الفلك أيضًا على هذه الفرضية.
وقال هان: "إذا كانت مجرة درب التبانة تتطور من نفسها، فستكون لها هذه الهالة الكروية الجميلة، وهذا القرص المسطح الجميل". "لذا فإن حقيقة أن الحلقات مائلة ولها شكل يشبه كرة القدم تشير إلى أن مجرتنا خضعت لحدث اندماج، حيث اصطدمت مجرتان. وتبين أن الميل هو وسيلة أنيقة لشرح حجم واتجاه القرص المتمايل لمجرة درب التبانة."
قد توفر حساباتهم للأشكال المحتملة لهالات المادة المظلمة أيضًا أدلة على طبيعة المادة المظلمة نفسها وطبيعتها الجزيئية، والتي تظل لغزًا في الفيزياء. وأوضح هان: "في بياناتنا، المجرات ليست كروية، مما يعني أن هناك حدودًا معينة لكيفية تفاعل المادة المظلمة مع نفسها".
الثقة في هذه النتائج يمكن أن تؤدي إلى طرق أفضل لدراسة المادة المظلمة غير القابلة للرصد والتي تشكل معظم الكون بذكاء. يتضمن ذلك طرقًا جديدة لالتقاط حركيات الهالات الفرعية للمادة المظلمة، وهي الهالات الصغيرة للمادة المظلمة التي تدور حول المجرات.