تم العثور على النجوم العنقودية القديمة في مجرة ​​درب التبانة

يُعتقد أن مجرات درب التبانة تتشكل من خلال سلسلة من الروابط ، ترسم مجموعات صغيرة ومجموعات من النجوم لجعل هذه النجوم الأجنبية خاصة بها. في بعض الحالات ، نظرًا لأن الاندماج كان حديثًا ، لا يزال بإمكاننا اكتشاف الكائن المستقل سابقًا كمجموعة من النجوم التي تدور حول درب التبانة معًا. ولكن ، مع مرور الوقت ، ستؤدي التفاعلات مع النجوم الأخرى في مجرة ​​درب التبانة إلى تعطيل ببطء أي أنظمة يتكامل معها العنقود.

لذلك ، من المدهش إلى حد ما أن الباحثين اكتشفوا بقايا كتلة كروية مكونة من بعض أقدم النجوم في الكون. يتوافق هذا الاكتشاف مع نموذج “النمو من خلال الارتباط” لبناء المجرات ، لكنه يثير تساؤلات حول المدة التي بقيت فيها الكتلة سليمة.

دليل معالجة البيانات

بدأت النتائج بتحليل بيانات ESA கையா பணி، والتي لم تفعل شيئًا سوى رسم خريطة لدرب التبانة في ثلاثة أبعاد. صور جايا حوالي مليار كائن عشرات المرات ، وهو ما يكفي لتقدير موقعها وحركتها حول مركز مجرة ​​درب التبانة. ساعدت هذه الخريطة العلماء على تحديد الهياكل في مجرتنا التي ليست فقط قريبة جسديًا من بعضها البعض ، ولكن أيضًا بها مجموعات معينة من النجوم تتحرك في نفس الاتجاه.

تعد عملية استخراج بيانات Gaia مفيدة جدًا لهذه الأنواع من الهياكل ولديها خوارزمية برمجية تسمى STREAMFINDER تحددها. أدى هذا البرنامج إلى اكتشاف تيار النجوم C-19 ، مجموعة من النجوم تتحرك معًا عبر هالة درب التبانة.

طريقة واحدة للتحقق مما إذا كانت هذه المجموعات من النجوم قد بدأت بالفعل كجزء من مجموعة واحدة هي التحقق من عمرها. تتكون المجموعات العنقودية غالبًا من نجوم من نفس العمر. إحدى الطرق لمعرفة ما إذا كانت النجوم تتشكل في نفس الوقت هي التحقق من محتوى العناصر الأثقل. كانت العناصر الأثقل وزنًا أقل من الهيليوم الذي تشكل خلال الانفجار العظيم ، لذا فإن معظم العناصر الأثقل الموجودة الآن تكونت من النجوم السابقة. في وقت لاحق تشكل نجم في تاريخ الكون ، ستكون هذه العناصر أثقل في ذلك النجم.

(يطلق علماء الفلك على أي عنصر أثقل من الهيليوم معدنًا ويشيرون إلى محتوى العنصر الأثقل في النجم على أنه معدنيته ، لكن هذا قد يربك معظم غير الفلكيين ، لذلك سوف نتجنبه.)

لذلك ، قام علماء الفلك وراء العمل الجديد بقياس كمية العناصر الأثقل في النجوم التي يُعتقد أنها تنتمي إلى تيار C-19. أيضًا ، باستثناء جزء خارجي واحد ، كانت جميعها متشابهة جدًا ، مما يشير إلى أن التيار كان في الواقع مجموعة من البقايا المتحللة. لكن كانت هناك مفاجأة في النتائج: مكونات أثقل بشكل ملحوظ.

التاريخ القديم

الطريقة الأكثر شيوعًا لتسجيل العناصر الثقيلة هي نسبة الحديد (التي تتشكل فقط في الجزء الأخير من النجم الهائل) إلى الهيدروجين. لطالما كان الهيدروجين العنصر الأكثر وفرة في الكون ، بينما تتراكم مستويات الحديد ببطء بمرور الوقت. لذلك ، نظرًا لارتفاع نسبة الحديد والهيدروجين ، تشكل النجم مؤخرًا.

في حالة تيار C-19 ، كانت النسبة أقل بكثير. ستكون نجوم C-19 أصغر بكثير من 3 مليارات سنة بعد الانفجار العظيم أو عندما كان الكون ربع عمره الحالي فقط. وربما تكون قد تشكلت قبل ذلك بقليل.

داخل مجرة ​​درب التبانة ، تم التعرف على بضع مئات من النجوم بمواقع عنصرية منخفضة الكتلة مماثلة. ولكن لم يسبق أن شوهد كل نجم في أي حشد بهذا الحجم الصغير. في الواقع ، قبل هذا الاكتشاف ، كان يُعتقد أن التجمعات في مجرة ​​درب التبانة لها قاعدة عناصر أثقل – وكلها أكبر من تلك الموجودة في تيار C-19. هذا صحيح على الرغم من حقيقة أنه بناءً على توزيع المجموعات المعروفة ، نتوقع حوالي خمسة منها بمستويات العناصر الثقيلة مثل تيار C-19.

في حالة عدم وجود مجموعات أخرى ، فإن معظم المجموعات المبكرة ، مثل هذا التيار ، قد تدهورت بالفعل إلى النقطة التي تتلاشى فيها في خلفية نجوم مجرة ​​درب التبانة. هذا يثير التساؤل عن سبب عدم وجود تيار C-19. هذا غير متوقع لأن مدار التيار حول المجرة يتم حمله بعمق داخل مجرة ​​درب التبانة ، والتي من المرجح أن تتفاعل مع العناصر الأخرى التي تعطلها.

أحد الاحتمالات التي يمكن أن تفسر ذلك هو أن العنقود دخل مجرة ​​درب التبانة لأول مرة وتم ابتلاعه كجزء من مجرة ​​قزمة. سيوفر هيكل المجرة القزمة الحماية حتى تنقطع وتنتشر نجومها عبر مجرة ​​درب التبانة. أيضًا ، إذا كان هذا صحيحًا ، فإن الكتلة التي شكلت تيار C-19 كانت ستحتوي على أكبر عدد من النجوم في المجرة القزمة في ذلك الوقت.

بغض النظر عن كيفية تفسير ذلك ، فإن وجود تيار C-19 يخبرنا بأشياء عن تاريخ الكون. وخلص الباحثون إلى أن “وجود C-19 يثبت أن تكوين الهياكل المجرية الأولى يجب أن يكون قادرًا على تكوين مجموعات كروية في بيئات منخفضة المعدن”.

الطبيعة ، 2022. DOI: 10.1038 / s41586-021-04162-2 (حول DOIs)