علماء الفلك يؤكدون أن جزءاً من مجرة درب التبانة أقدم بحوالي ملياري سنة مما كان يعتقد سابقاً

القرص السميك لمجرة درب التبانة

أظهر علماء الفلك أن "القرص السميك" لمجرة درب التبانة بدأ في التكوين منذ 13 مليار سنة، أي قبل ملياري سنة مما كان متوقعاً في السابق.

يمكن تقسيم القرص الحلزوني لمجرتنا إلى قسمين: القرص الداخلي الرقيق للنجوم الشابة التي تنتمي إليها شمسنا، والقرص السميك الذي يتضمن نجوماً أقدم إلى حد ما والتي تمتد بعيداً عن مستوى الحلزون المجري.

جاءت النتيجة المفاجئة من التحليل الذي أجراه ماوشينغ تشانغ و هانز والتر ريكس، من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك، هايدلبرغ، ألمانيا.

علماء الفلك يؤكدون أن جزءاً من مجرة درب التبانة أقدم بحوالي ملياري سنة مما كان يعتقد سابقاً

باستخدام بيانات من مرصد غايا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، تمكن الباحثون من بناء جدول زمني لتشكيل مجرة درب التبانة من خلال تحديد النجوم الفرعية العملاقة في مناطق مختلفة.

لقد أخذوا بيانات السطوع والموقع من مسح لما يقرب من ربع مليون نجم ودمجوها مع تركيباتهم الكيميائية للتوصل إلى أعمار للأجسام النجمية.

في النجوم الفرعية العملاقة، توقفت الطاقة عن التولد في لب النجم وانتقلت إلى غلاف حول اللب، حيث يتحول النجم نفسه إلى عملاق أحمر.

وقال علماء الفلك، لأن المرحلة الفرعية العملاقة هي مرحلة تطورية قصيرة نسبياً في حياة النجم، فإنها تسمح بتحديد عمره بدقة كبيرة.

ومع ذلك، فهي لا تزال عملية حسابية صعبة لأنه لا يمكن قياسها بشكل مباشر.

وبدلاً من ذلك، يجب الاستدلال عليه من خلال مقارنة خصائص النجم بنماذج الكمبيوتر للتطور النجمي، وما يتكون منه النجم يساعد في ذلك.

الهيدروجين والهيليوم

وُلِد الكون باستخدام الهيدروجين والهيليوم بشكل حصري تقريباً، في حين أن العناصر الكيميائية الأخرى، المعروفة مجتمعةً بالمعادن لعلماء الفلك، تتكون داخل النجوم، ويتم تفجيرها مرة أخرى في الفضاء في نهاية حياة النجم، حيث يمكن دمجها في الجيل التالي من النجوم، وهذا يعني أن النجوم الأكبر سناً تحتوي معادن أقل ويقال أنها ذات معادن أقل.

يسمح السطوع والمعدنية معاً لعلماء الفلك باستخراج عمر النجم من نماذج الكمبيوتر، وقبل غايا، كان علماء الفلك غالباً ما يعملون مع عدم اليقين بنسبة 20-40 في المائة، مما قد يؤدي إلى عدم دقة الأعمار المحددة بمليار سنة أو أكثر، لكن الإصدار الثالث من بيانات غايا المبكرة غيّر هذا.

وقال ماوشينغ: "باستخدام بيانات سطوع غايا، يمكننا تحديد عمر نجم فرعي عملاق بنسبة قليلة في المائة".

مسلحين بأعمار محددة لربع مليون نجم عملاق فرعي منتشر في جميع أنحاء المجرة، بدأ هو وهانز والتر تحليلهما.

تتكون مجرتنا من مكونات مختلفة يمكن تقسيمها إلى هالة وقرص، الهالة هي المنطقة الكروية المحيطة بالقرص، ويُعتقد تقليدياً أنها أقدم عنصر في المجرة، والقرص مكون من جزأين: قرص رفيع و قرص سميك.

يحتوي القرص الرفيع على معظم النجوم التي نراها كحزمة ضبابية من الضوء في سماء الليل والتي نطلق عليها درب التبانة، بينما يحتوي القرص السميك على نسبة قليلة فقط من نجوم درب التبانة في المنطقة الشمسية.

ومن خلال تحديد النجوم الفرعية العملاقة في هذه المناطق المختلفة، تمكن الباحثون من بناء جدول زمني لتشكيل مجرة درب التبانة، وذلك عندما حصلوا على مفاجأة.

كشفت العصور النجمية بوضوح أن تكوين مجرة درب التبانة ينقسم إلى مرحلتين متميزتين.

في المرحلة الأولى، التي بدأت بعد 0.8 مليار سنة فقط من الانفجار العظيم، بدأ القرص السميك في تكوين النجوم.

كما قد تكون الأجزاء الداخلية من الهالة قد بدأت أيضاً في التجمع في هذه المرحلة، ولكن تسارعت العملية بسرعة حتى تكتمل بعد حوالي ملياري سنة عندما اندمجت مجرة قزمة أخرى مع درب التبانة.

ملأت الهالة بالنجوم، وكما يتضح من العمل الجديد، حفزت القرص السميك الناشئ لتشكيل غالبية نجومه.

وقال الباحثون أن القرص الرقيق للنجوم الذي يحمل الشمس قد تشكل خلال المرحلة الثانية اللاحقة من تكوين المجرة.

يشير هذا التكوين المبكر للقرص السميك إلى صورة مختلفة للتاريخ المبكر لمجرتنا، فمنذ اكتشاف الاندماج القديم مع المجرة القزمة، في عام 2018، اشتبه علماء الفلك في أن مجرة درب التبانة كانت موجودة بالفعل قبل تشكل الهالة، لكن لم يكن لدينا صورة واضحة لما تبدو عليه مجرة درب التبانة.

وقال ماوشينغ: "تقدم نتائجنا تفاصيل رائعة حول هذا الجزء من درب التبانة، مثل عيد مولده، ومعدل تكون النجوم وتاريخ تخصيب المعادن، إن تجميع هذه الاكتشافات باستخدام بيانات غايا يُحدث ثورة في صورتنا عن متى وكيف تشكلت مجرتنا".

تلسكوب جيمس ويب الفضائي

يمكن أن تأتي ملاحظات جديدة في المستقبل القريب، بما في ذلك بمساعدة تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا، والذي تم تصميمه لاكتشاف أقدم المجرات التي تشبه درب التبانة في الكون.

وهذا الصيف، ستصدر غايا أيضاً المزيد من البيانات حول أعمار النجوم والمعدنية.

وقال تيمو بروستي، عالم مشروع غايا لوكالة الفضاء الأوروبية: "مع كل تحليل جديد وإصدار بيانات، تسمح لنا غايا بتجميع تاريخ مجرتنا بتفاصيل أكثر لم يسبق لها مثيل".

يذكر أنه مع إصدار غايا الثالث في حزيران المقبل، سيتمكن علماء الفلك من إثراء القصة بمزيد من التفاصيل.