لماذا تمتلئ المستويات المجرية العملاقة في المقام الأول بنوع واحد من المجرات؟ قد يتم أخيرًا حل هذا اللغز الفلكي الذي طال أمده.تقع مجرة درب التبانة، موطننا الكوني، في مساحة شاسعة من الأرض تُعرف باسم العنقود المجري العملاق Local Galaxy Supercluster. يشتمل هذا الهيكل الضخم على عدد لا يحصى من مجموعات المجرات العملاقة والعديد من المجرات الفردية. تتميز العناقيد العملاقة بتكوينها الذي يشبه الفطيرة ويبلغ عرضها ما يقرب من مليار سنة ضوئية، ومن هنا جاء اسم المستوى المجري الفائق.
تنقسم معظم المجرات في الكون إلى فئتين: الأولى هي المجرات الإهليلجية، والتي تتكون أساسًا من نجوم قديمة وغالبًا ما تحتوي على ثقوب سوداء مركزية ضخمة للغاية؛ والثانية عبارة عن مجرات قرصية نشطة مكونة للنجوم ذات بنية حلزونية تشبه درب التبانة. يوجد هذان النوعان من المجرات أيضًا في العنقود الفائق المحلي، ولكن في حين أن مستوى المجرة الفائقة مليء بالمجرات الإهليلجية الساطعة، إلا أن هناك نقصًا ملحوظًا في المجرات القرصية الساطعة.
لقد عرف الناس عن وجود هذا الانفصال الغريب للمجرات في كوننا منذ ستينيات القرن الماضي، وقد ظهر بشكل بارز في قائمة "الشذوذات الكونية" التي جمعها مؤخرا جيم بيبلز، عالم الكونيات الشهير والحائز على جائزة نوبل لعام 2019.
والآن، يبدو أن فريقًا دوليًا بقيادة علماء الفيزياء الفلكية في جامعة هلسنكي، تيل ساوالا وبيتر جوهانسون، قد وجد تفسيرًا لذلك. في مقال نشر في مجلة Nature Astronomy، أظهروا كيف تنشأ التوزيعات المختلفة للمجرات الإهليلجية والقرصية بشكل طبيعي بسبب البيئات المختلفة داخل وخارج المستوى المجري الفائق.
وقال تيل زافالا: "في مجموعات المجرات الكثيفة على مستوى المجرة الفائقة، تتفاعل المجرات وتندمج بشكل متكرر، لتشكل مجرات إهليلجية وثقوب سوداء متزايدة الكتلة. وفي المقابل، يمكن للمجرات البعيدة عن مستوى المجرة الفائقة أن تتطور في بيئات معزولة نسبيًا، مما يساعدها على الحفاظ على بنيتها الحلزونية".
وفي عملهم، استفاد الفريق من محاكاة سيبيليوس (محاكاة ما وراء الكون المحلي)، التي تتتبع تطور الكون من الكون المبكر إلى الحاضر قبل 13.8 مليار سنة. إنه يعمل على أجهزة الكمبيوتر العملاقة في المملكة المتحدة والكمبيوتر العملاق CSCMahti في فنلندا.
في حين أن معظم عمليات المحاكاة المشابهة تأخذ في الاعتبار شرائح عشوائية من الكون ولا يمكن مقارنتها مباشرة بالملاحظات، فإن عمليات محاكاة سيبيليوس تهدف إلى إعادة إنتاج الهياكل المرصودة بدقة، بما في ذلك العناقيد الفائقة المحلية. وكانت نتائج المحاكاة النهائية متسقة بشكل مدهش مع الملاحظات.
وعلق تيل ساوالا قائلاً: "في ديسمبر الماضي، تمت دعوتي بالصدفة لحضور ندوة في ذكرى جيم بيبلز، حيث قدم هذه المشكلة. وأدركت أننا أكملنا محاكاة قد تحتوي على الإجابة". "تظهر دراستنا أن الآليات المعروفة لتطور المجرات تعمل أيضًا في هذه البيئة الكونية الفريدة."
بجوار قسم الفيزياء، يوجد تمثال كبير في حرم كونبرا بجامعة هلسنكي يوضح توزيع المجرات في العنقود العملاق المحلي. تم افتتاح التمثال قبل 20 عامًا من قبل عالم الكونيات البريطاني كارلوس فرينك، وهو مؤلف مشارك للدراسة الجديدة. "
وقال فرينك عن النتائج الجديدة: "إن توزيع المجرات في العنقود الفائق المحلي رائع بالفعل. ولكن هذا ليس حالة شاذة. تظهر نتائجنا أن نموذجنا القياسي للمادة المظلمة قادر على إنتاج البنية الأكثر روعة في الكون".
المرجع: "التوزيع المختلف للمجرات الإهليلجية والمجرات القرصية في العنقود الفائق المحلي هو تنبؤ بـ ΛCDM" شارك في تأليفه تيل ساوالا وكارلوس فرينك وجينس جاشي وبيتر إتش جوهانسون وجويلهم لافو، 20 نوفمبر 2023، "الطبيعة - علم الفلك".
دوى:10.1038/s41550-023-02130-6
المصدر المجمع: ScitechDaily