تم إطلاق خريطة جديدة لكل السماء لبعثة درب التبانة – يمكن أن تقدم اختبارًا جديدًا لنظريات المادة المظلمة

أهم ما يميز المخطط الجديد هو ارتفاع النجوم التي تصطدم بمجرة صغيرة درب التبانة. قد توفر الخريطة أيضًا اختبارًا جديدًا لنظريات المادة المظلمة.

علماء الفلك يستخدمون البيانات ناسا وأصدر تلسكوب وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) خريطة جديدة لجميع الأحوال الجوية للجزء الخارجي من مجرتنا. تقع هذه المنطقة ، التي تسمى المجرة ، خارج أذرع الدوامة ، والتي تشكل القرص المركزي المعروف لمجرة درب التبانة ونادرًا ما تتواجد مع النجوم. على الرغم من أن الهالة غالبًا ما تبدو فارغة ، فمن المتوقع أيضًا أنها تحتوي على جسم كبير من المادة المظلمة ، والتي يُعتقد أنها تشكل الغالبية العظمى من جميع الكتل في الكون المادي الغامض وغير المرئي.

تأتي البيانات الخاصة بالخريطة الجديدة من مهمة كيا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) ومستكشف الأشعة تحت الحمراء للمجال الواسع لكائن قريب من الأرض التابع لناسا أو NEOWISE ، والتي تعمل تحت monizer WISE من 2009 إلى 2013 تستخدم الدراسة البيانات التي جمعتها المركبة الفضائية بين عامي 2009 و 2018.

https://www.youtube.com/watch؟v=SvkPS5Ouf0g
تُظهر هذه الشاشة القرص المركزي لمجرة درب التبانة ومجرة صغيرة قريبة تسمى سحابة ماجلان الكبيرة. تسرد خريطة سماوية جديدة ، مواقع النجوم على السطح الخارجي لمجرة درب التبانة (المعروفة باسم هالة المجرة) ، ما يقرب من 200000 سنة ضوئية إلى 325000 سنة ضوئية من مركز مجرة ​​درب التبانة. الائتمان: ناسا /ج.-Coltech / NSF / R. إصابة / ن. كارافيدو كاماركو وج. بيسلا

الخريطة الجديدة عبارة عن مجرة ​​صغيرة تسمى سحابة ماجلان الكبيرة (LMC) – سميت لأنها أكبر مجرتين قزمتين تدوران حول مجرة ​​درب التبانة – تمر عبر مجرة ​​درب التبانة مثل السفينة ، وتشكيلها الجاذبي هو إدراك لـ النجوم خلفه. تبعد LMC حوالي 160.000 سنة ضوئية عن الأرض وأقل من ربع مجرة ​​درب التبانة.

على الرغم من أن الأجزاء الداخلية من الهالة يتم تعيينها بمستوى عالٍ دقة، هي أول خريطة تقدم صورة مشابهة للأجزاء الخارجية من الهالة ، حيث يوجد وعي – حوالي 200000 سنة ضوئية إلى 325000 سنة ضوئية من مركز المجرة. تشير الدراسات السابقة إلى اليقظة ، لكن جميع الخرائط السماوية تؤكد وجودها وتقدم عرضًا تفصيليًا لشكلها وحجمها وموقعها.

يمنح هذا الاضطراب في الهالة أيضًا علماء الفلك فرصة لدراسة شيء لا يمكن ملاحظته بشكل مباشر: المادة المظلمة. على الرغم من أنها لا تصدر الضوء أو تعكسه أو تمتصه ، إلا أن تأثير الجاذبية للمادة المظلمة موجود في جميع أنحاء الكون. يُعتقد أنه ينشئ سقالات مبنية من المجرات ، والتي بدونها ستطير المجرات بعيدًا أثناء دورانها. تشير التقديرات إلى أن أحلك شيء في الكون أكبر بخمس مرات من أي شيء آخر ينبعث و / أو يتفاعل مع الضوء ، من النجوم إلى الكواكب إلى السحب الغازية.

على الرغم من وجود العديد من النظريات حول طبيعة المادة المظلمة ، إلا أنها تشير جميعها إلى أنها يجب أن تكون في مجرة ​​درب التبانة. إذا كان الأمر كذلك ، فعندما يسافر LMC في هذه المنطقة ، يجب أن يتسبب في إيقاظ حتى في المادة المظلمة. تعتبر اليقظة التي تظهر في خريطة النجوم الجديدة نتاجًا لهذه المادة المظلمة ؛ النجوم مثل الأوراق على سطح هذا المحيط غير المرئي ، ويتغير موقعها مع المادة المظلمة.

للتفاعل بين جسم مظلم وسحابة ماجلانية كبيرة آثار كبيرة على مجرتنا. بينما يدور LMC حول مجرة ​​درب التبانة ، تسحب جاذبية الجسم المظلم LMC وتبطئه. هذا يعني أنه في حوالي ملياري سنة سيكون مدار المجرة القزمة أصغر وأصغر حتى تصطدم المجرة أخيرًا بدرب التبانة. قد تكون هذه الأنواع من الاتصالات محركًا رئيسيًا في تطور المجرات الضخمة في جميع أنحاء الكون. في الواقع ، يعتقد علماء الفلك أن درب التبانة اندمجت مع مجرة ​​صغيرة أخرى منذ حوالي 10 مليارات سنة.

“نهب طاقة مجرة ​​صغيرة ليس هو السبب الوحيد لانضمام LMC إلى مجرة ​​درب التبانة. الجميع قال روهان نايدو ، مرشح الدكتوراه في علم الفلك بجامعة هارفارد والمؤلف المشارك لدراسة جديدة ، “تحدث اتصالات نجمية.” “إنه أمر نظيف للغاية أن نتأكد من أن ما نشأ على خريطتنا هو الصورة الأساسية لكيفية اجتماع المجرات معًا!”

فرصة نادرة

يأمل مؤلفو الورقة البحثية أن الخريطة الجديدة – مع البيانات الإضافية والتحليل النظري – قد توفر اختبارًا لنظريات مختلفة حول طبيعة المادة المظلمة ، وما إذا كانت تحتوي على جسيمات مشابهة للكائن التقليدي ، وما هي خصائصها.

يقول تشارلي كونروي ، الأستاذ في جامعة هارفارد وعالم الفلك في مركز علم الفلك: “يمكنك أن تتخيل الصعود على ظهر قارب إذا كنت مسافرًا على الماء أو العسل. هارفارد وسميثسونيان ، اللذان نسقا الدراسة. “في هذه الحالة ، يتم تحديد خصائص الصحوة من خلال نظرية أي كائن مظلم.”

قاد كونروي الفريق الذي رسم مواقع أكثر من 1300 نجمة في الهالة. نشأ التحدي في محاولة قياس المسافة الدقيقة لمعظم تلك النجوم من الأرض: غالبًا ما يكون من المستحيل معرفة ما إذا كان النجم مشوشًا وقريبًا أم لامعًا وبعيدًا. استخدم الفريق بيانات من مهمة Gaya التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ESA ، والتي توفر موقع العديد من النجوم في السماء ، ولكن لا يمكنها قياس المسافات إلى النجوم خارج مجرة ​​درب التبانة.

بعد تحديد النجوم الموجودة في الهالة (لأنها ليست صريحة داخل مجرتنا أو LMC) ، بحث الفريق عن نجوم تنتمي إلى نجم عملاق معين ، تم اكتشافه بواسطة NEOWISE باستخدام “توقيع” ضوئي محدد. ساعدت معرفة الخصائص الأساسية للنجوم المختارة الفريق في العثور على مسافاتهم من الأرض وإنشاء خريطة جديدة. يسرد الموقع التقديري لمجرة درب التبانة لتبدأ حوالي 200000 سنة ضوئية من الآن ، أو حوالي 125000 سنة ضوئية بعد ذلك.

بعد التعرف على فريق من علماء الفيزياء الفلكية في جامعة أريزونا في دوسون ، استوحى كونروي وزملاؤه البحث عن LMC ، وهو نموذج كمبيوتر يتنبأ بالشكل الذي يجب أن يبدو عليه الجسم المظلم في المجرة. عملت كلتا المجموعتين معًا في الدراسة الجديدة.

يتنبأ نموذج لمجموعة أريزونا المدرجة في الدراسة الجديدة بالهيكل العام والموقع المحدد للنجم الصاعد على الخريطة الجديدة. بمجرد أن تؤكد البيانات صحة النموذج ، يمكن للفريق تأكيد ما أشارت إليه التحقيقات الأخرى: قد يكون LMC في مداره الأول حول مجرة ​​درب التبانة. إذا كانت المجرة الأصغر قد شكلت بالفعل عدة مدارات ، فإن شكل وموقع المجرة سيكونان مختلفين بشكل كبير عما لوحظ. يعتقد علماء الفلك أن LMC تشكلت في نفس بيئة مجرة ​​درب التبانة ومجرة أخرى قريبة ، M31 ، وأنها على وشك الانتهاء من أول مدار طويل حول مجرتنا (حوالي 13 مليار سنة). سيكون مداره التالي أقصر بكثير بسبب ملامسته لمجرة درب التبانة.

قال نيكولاس كارافيدو كوميركو ، طالب الدكتوراه في جامعة أريزونا: “إن تأكيد تنبؤنا النظري ببيانات الرصد يشير إلى أن فهمنا للعلاقة بين هاتين المجرتين ، بما في ذلك المادة المظلمة ، يسير على الطريق الصحيح”. العينة المستخدمة على الورق.

كما تمنح الخريطة الجديدة علماء الفلك فرصة نادرة لاختبار خصائص المادة المظلمة (ماء أو عسل وهمي) في مجرتنا. في دراسة جديدة ، استخدم Caravido-Camarco وزملاؤه نظرية المادة المظلمة المعروفة باسم المادة المظلمة الباردة ، والتي تتناسب نسبيًا مع خريطة النجوم المرصودة. يعمل فريق جامعة أريزونا الآن على عمليات محاكاة تستخدم نظريات لأجسام مظلمة مختلفة ، والتي يمكن رؤيتها لتتناسب مع الهالة المرئية في النجوم.

وقالت جوردينا بيسلا ، المؤلفة المشاركة للدراسة والأستاذة المشاركة في جامعة أريزونا: “هذه ظروف خاصة اجتمعت معًا لتهيئة هذه البيئة التي ستساعد في اختبار نظرياتنا المظلمة في الموضوع”. “ولكن فقط تكوين هذه الخريطة الجديدة ومحاكاة المادة المظلمة التي بنيناها يمكن أن تجعلنا ندرك هذا الاختبار.”

تم إطلاق المركبة الفضائية WISE في عام 2009 ، وتم وضعها في وضع السكون في عام 2011 بعد الانتهاء من مهمتها الأساسية. في سبتمبر 2013 ، أعادت وكالة ناسا إطلاق المركبة الفضائية بهدف أساسي هو مسح الأجسام القريبة من الأرض أو الأجسام القريبة من الأرض ، وأعادت تسمية البعثة والمركبة الفضائية نيوفيس. يدير مختبر الدفع النفاث التابع لناسا في جنوب كاليفورنيا ويدير WISE لمديرية المهام العلمية التابعة لناسا. تم اختيار المهمة في إطار برنامج Explorer التابع لناسا ، والذي يديره مركز جودارد للطيران الفضائي التابع للوكالة في الحزام الأخضر بولاية ماريلاند. NEOWISE هو مشروع تابع لمختبر الدفع النفاث وجامعة أريزونا ، قسم من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، بدعم من مكتب تنسيق الدفاع الكوكبي التابع لناسا.