توفر الأبحاث الحديثة فهمًا جديدًا للتوزيع الفريد بين النجوم للكتلة الفائقة المحلية. تكشف هذه الدراسة، باستخدام محاكاة سيبيليوس المتقدمة، أن أنواع المجرات تنفصل بشكل طبيعي بسبب الظروف البيئية المختلفة داخل وخارج مستوى المجرة الفائقة. يؤكد هذا الاكتشاف صحة النموذج القياسي للمادة المظلمة، ويتحدى الافتراضات السابقة حول الشذوذات الكونية، ويقدم مساهمة كبيرة في فهمنا لتطور المجرات. الائتمان: SciTechDaily.com
لماذا يمتلئ المستوى الواسع بين المجرات بنوع واحد فقط من المجرات؟ قد يتم أخيرًا حل هذا اللغز الفلكي الذي طال أمده.
ال درب التبانة وتقع المجرة، موطننا الكوني، ضمن منطقة واسعة تسمى العنقود الفائق المحلي. يتضمن هذا النظام الواسع العديد من المجموعات الكبيرة من المجرات والعديد من المجرات الفردية. يتميز هذا العنقود الفائق بتكوينه الذي يشبه الفطيرة، ويمتد على ما يقرب من مليار سنة ضوئية، مما أكسبه لقب المستوى المجري الفائق.
معظم المجرات في الكون هي من نوعين: الأول، المجرات الإهليلجية، والتي تتكون في معظمها من نجوم قديمة وعادة ما تكون ثقوب سوداء مركزية فائقة الكتلة، والثاني، مجرات قرصية مكونة للنجوم ذات بنية حلزونية تشبه درب التبانة. الطريقة تم العثور على كلا النوعين من المجرات في العنقود الفائق المحلي، ولكن في حين أن مستوى المجرة الفائقة مليء بالمجرات الإهليلجية الساطعة، فإن المجرات القرصية الساطعة ليست واضحة.
الشذوذ الكوني يتحدى النموذج القياسي لعلم الكونيات
هذا الانفصال الغريب للمجرات في الكون المحلي، المعروف منذ الستينيات، يظهر بشكل بارز في القائمة الحديثة لـ “الشذوذات الكونية” التي جمعها عالم الكونيات الشهير والحائز على جائزة نوبل لعام 2019 جيم بيبلز.
والآن يبدو أن فريقًا دوليًا بقيادة علماء الفيزياء الفلكية في جامعة هلسنكي، تيل سافالا وبيتر جوهانسون، وجد تفسيرًا لذلك. في مقال نشر في علم الفلك الطبيعيوهي توضح كيف تنشأ التوزيعات المختلفة للمجرات الإهليلجية والقرصية بشكل طبيعي بسبب البيئات المختلفة الموجودة داخل وخارج المستوى المجري الفائق.
في مستوى المجرة الفائقة، الواقع عند خط استواء الصورة، تشهد المجرات تفاعلات واندماجات متكررة، مما يؤدي إلى تكوين مجرات إهليلجية ضخمة. في المقابل، يتم عزل المجرات البعيدة عن المستوى للسماح لها بالحفاظ على بنيتها الشبيهة بالقرص. الائتمان: ما يصل إلى سافالا
“في التجمعات الكثيفة الموجودة في مستوى المجرات الفائقة، تشهد المجرات تفاعلات واندماجات متكررة، مما يؤدي إلى تكوين أشكال بيضاوية ونمو ثقوب سوداء فائقة الكتلة. في المقابل، بعيدًا عن المستوى، يمكن أن تتشكل المجرات في عزلة نسبية، مما يساعد على ذلك”. يقول ديل سافالا: “الحفاظ على بنيتها الحلزونية”.
استخدم الفريق في عملهم محاكاة سيبيليوس (محاكاة ما وراء الكون المحلي)، والتي تتبع تطور الكون منذ أيامه الأولى حتى يومنا هذا على مدى 13.8 مليار سنة. تم تشغيله على أجهزة الكمبيوتر العملاقة في المملكة المتحدة وعلى كمبيوتر CSC العملاق Mahdi في فنلندا.
التداعيات والاتجاهات المستقبلية في علم الكونيات
على الرغم من أن معظم عمليات المحاكاة المشابهة لا يمكنها مقارنة الروابط العشوائية للكون بشكل مباشر مع الملاحظات، إلا أن محاكاة سيبيليوس تهدف إلى إعادة إنتاج الهياكل المرصودة بدقة، بما في ذلك العنقود الفائق المحلي. نتيجة المحاكاة النهائية تتفق بشكل ملحوظ مع الملاحظات.
ويعلق سافالا قائلاً: “بمحض الصدفة، تمت دعوتي في ديسمبر الماضي لحضور ندوة على شرف جيم بيبلز، حيث عرض المشكلة في محاضرته، وأدركت أننا قد أكملنا بالفعل محاكاة قد تحمل الإجابة”.”الآليات المعروفة “إن تطور المجرات يعمل في هذه البيئة الكونية الفريدة. ويظهر بحثنا ذلك.”
بجوار قسم الفيزياء، يوجد في حرم كومبولا بجامعة هلسنكي تمثال كبير يوضح توزيع المجرات في العنقود الفائق المحلي. تم اكتشافه قبل 20 عامًا من قبل عالم الكونيات البريطاني كارلوس فرينج، أحد المؤلفين المشاركين في هذه الدراسة الجديدة. يقول فرينك عن النتائج الجديدة: “إن توزيع المجرات في العنقود الفائق المحلي رائع حقًا”. “لكن هذا ليس أمرا شاذا: نتائجنا تظهر أن عينة مستقرة من المادة المظلمة يمكن أن تخلق الهياكل الأكثر روعة في الكون.”
المرجع: تيل سافالا، كارلوس فرينك، ينس جاس، بيتر هـ. يوهانسن وجيليم لافو، “تنبؤ ΛCDM بالتوزيعات المنفصلة للمجرات الإهليلجية والقرصية عبر المجموعة الفائقة المحلية”، 20 نوفمبر 2023. علم الفلك الطبيعي.
دوى: 10.1038/s41550-023-02130-6
