كيف تحصل المجرات اللولبية على شكلها

Send

المجرات اللولبية هي شكل مبدع. يتم استخدامها في شعارات المنتج وجميع أنواع الأماكن الأخرى. نحن نعيش حتى في واحد. وعلى الرغم من أنه قد يبدو نوعًا ما واضحًا كيف يحصلون على شكلهم ، بالتناوب ، فإن الأمر ليس كذلك.

لا يزال العلماء في حيرة بسبب المجرات اللولبية ، وكيف يكتسبون شكلها ، بأذرع أنيقة مليئة بالنجوم. يدرس علماء الفلك الذين يعملون مع SOFIA ، المرصد الستراتوسفيري لعلم الفلك بالأشعة تحت الحمراء ، الدور الذي تلعبه المجالات المغناطيسية من خلال مراقبة المجرات اللولبية غير مجرتنا. في الآونة الأخيرة ، لاحظ علماء SOFIA مجرة M77 ، والمعروفة أيضًا باسم NGC 1068 ، وقدموا نتائجهم في دراسة جديدة.

الدراسة الجديدة بعنوان "SOFIA / HAWC + تتتبع المجالات المغناطيسية في NGC 1068" وسيتم نشرها في مجلة الفيزياء الفلكية. المؤلف الرئيسي هو Enrique Lopez-Rodriguez ، عالم رابطة أبحاث الفضاء بالجامعات في مركز SOFIA للعلوم في مركز أبحاث Ames التابع لوكالة ناسا.

قال لوبيز رودريجيز في بيان صحفي: "المجالات المغناطيسية غير مرئية ، لكنها قد تؤثر على تطور المجرة". "لدينا فهم جيد جدًا لكيفية تأثير الجاذبية على الهياكل المجرية ، لكننا بدأنا للتو في التعرف على الدور الذي تلعبه المجالات المغناطيسية."

M77 هي مجرة حلزونية تبعد حوالي 47 مليون سنة ضوئية. إنها مجرة حلزونية ، على الرغم من أنه لا يمكن رؤية الشريط في الضوء المرئي. لديها نواة مجرة نشطة ، لا يمكن رؤيتها أيضًا في الضوء المرئي ، وتستضيف ثقبًا أسود فائق الكتلة (SMBH) أضخم مرتين من Sgr A * ، SMBH في مركز درب التبانة. M77 أكبر من درب التبانة: يبلغ حوالي 85000 سنة ضوئية في نصف القطر ، ودرب التبانة حوالي 53000 سنة. تمتلك M77 حوالي 300 مليار نجم ، في حين أن درب التبانة لديها ما بين 250 مليار و 400 مليار.

M 77 هي أقرب مجرة حلزونية ذات تصميم كبير مع كل من نواة المجرة النشطة الساطعة (AGN) والنجم النجمي المضيء.

تمتلئ الأذرع الحلزونية لـ M 77 بمناطق تشكل النجوم المكثفة التي تسمى الانفجارات النجمية. تتبع خطوط المجال المغناطيسي غير المرئية عن كثب الأذرع الحلزونية ، على الرغم من أن أعيننا لا تستطيع رؤيتها. لكن SOFIA يمكنها ، ويدعم وجودها نظرية منتشرة على نطاق واسع تشرح كيف تحصل هذه الأسلحة على شكلها. تسمى "نظرية الموجة الكثافة".

قبل تطوير نظرية موجة الكثافة في منتصف الستينيات ، كانت هناك مشاكل في تفسير الأذرع الحلزونية في المجرة. وفقًا "لمشكلة اللف" ، ستختفي الأذرع الحلزونية بعد مدارات قليلة فقط ولا يمكن تمييزها عن بقية المجرة.

إليك مقطع فيديو سريع يوضح مشكلة اللف.

تقول نظرية موجة الكثافة أن الأذرع نفسها منفصلة عن النجوم والغاز والغبار التي تنتقل عبر موجات الكثافة. الأذرع هي الجزء المرئي من موجات الكثافة نفسها ، وتتحرك النجوم داخل وخارج الموجات. لذا فإن الذراعين ليست هياكل دائمة مصنوعة من النجوم ، على الرغم من أن هذا ما يبدو عليه.

إليك مقطع فيديو قصير يوضح كيف أن موجات الكثافة تخلق أذرع لولبية في المجرات.

تظهر ملاحظات SOFIA أن خطوط المجال المغناطيسي تمتد على طول الطريق عبر الذراعين ، على مسافة 24000 سنة ضوئية. وفقًا للدراسة ، تقوم قوى الجاذبية التي ساعدت في إنشاء الشكل الحلزوني للمجرة بضغط المجالات المغناطيسية ، التي تدعم نظرية موجة الكثافة.

قال لوبيز رودريكيز "هذه هي المرة الأولى التي نرى فيها مجالات مغناطيسية متوازنة بمثل هذه المقاييس الكبيرة مع ولادة النجوم الحالية في الأذرع الحلزونية". "من المثير دائمًا وجود دليل ملاحظ يدعم النظريات."

من الصعب جدًا مراقبة خطوط المجال المغناطيسي في المجرات ، وأحدث أداة SOFIA تجعلها ممكنة. يطلق عليه HAWC + ، أو الكاميرا ذات النطاق العريض المحمولة عالية الدقة بلس. يعمل HAWC + في الأشعة تحت الحمراء البعيدة لمراقبة حبيبات الغبار ، والتي تتم محاذاتها بشكل عمودي مع خطوط المجال المغناطيسي في M77. يسمح ذلك لعلماء الفلك باستنتاج شكل واتجاه المجال المغناطيسي الأساسي.

هناك الكثير من التداخل المحتمل في M 77 ، مثل الضوء المرئي المتناثر والإشعاع من الجسيمات عالية الطاقة ، ولكن الأشعة تحت الحمراء البعيدة لا تتأثر بها. إن قدرة SOFIA على الرؤية في الطول الموجي 89 ميكرون تسمح لها برؤية حبيبات الغبار بوضوح. HAWC + هو أيضًا مقياس قطبي للتصوير ، وهو جهاز يقيس ويفسر الطاقة الكهرومغناطيسية المستقطبة.

تتناول هذه الدراسة مجرة ذراع حلزونية واحدة فقط ، لذلك هناك المزيد من العمل الذي يتعين القيام به. من غير الواضح كيف يمكن لخطوط المجال المغناطيسي أن تلعب دورًا في بنية المجرات الأخرى ، بما في ذلك غير النظامية. ولكن يبدو أن هذا الفريق قد طور طريقة لدراسة تلك المجرات.

كما يقولون في ختام ورقتهم ، "النتائج المعروضة هنا ، إلى جانب دراساتنا السابقة لـ M 82 و NGC 253 (Jones et al. 2019) ، تقدم دليلاً على أن قياس الاستقطاب FIR (الأشعة تحت الحمراء البعيدة) يمكن أن يكون أداة قيمة لدراسة بنية المجال المغناطيسي في المجرات الخارجية ، وخاصة في المناطق ذات العمق البصري العالي. "