علماء يكتشفون أسرع نجم في مجرة درب التبانة

أفادت دراسة، نُشرت اليوم الأربعاء، أن كتلة مجرّة درب التبانة أقل من أربع إلى خمس مرات، مما كان يُعتقَد سابقًا، وهي خلاصات تقلب المعطيات التي كانت معروفة إلى اليوم عن المجرة التي تشمل كوكب الأرض، رأسًا على عقب.

وهذه النتيجة هي «ثمرة ثورة غايا»، على ما يوضح لوكالة فرانس برس عالم الفلك فرنسوا هامر، المشارك في إعداد الدراسة التي نشرتها مجلة أسترونومي أند أستروفيزيكس. وقد كشف غايا، القمر الاصطناعي المخصص لرسم خرائط مجرة درب التبانة، عن مواقع وحركات 1.8 مليار نجم، في أحدث بيانات له عام 2022.

ويمثل ذلك جزءًا صغيرًا من إجمالي ما تحتويه مجرتنا الحلزونية، وهو قرص يبلغ قطره نحو 100 ألف سنة ضوئية، ويتكوّن من أربع أذرع كبيرة، تضم إحداها مجموعتنا الشمسية، تمتد كلها حول مركز مضيء للغاية.

وأتاحت دراسة بيانات غايا حساب منحنى دوران درب التبانة بدقة غير مسبوقة، بحسب معدي الدراسة. وتنهض المهمة على تحديد السرعة التي تدور بها الأجرام السماوية حول مركز المجرة.

وقد خلصت ملاحظات المجرات الحلزونية في ما مضى، إلى أن هذا المنحنى كان «مسطحًا»، أي أنه بمجرد الوصول إلى مسافة معينة من المركز، كانت سرعة الدوران ثابتة.

ولكن «هذه المرة الأولى التي نكتشف فيها أن المنحنى يهبط خارج قرصها»، وفق فرنسوا هامر «كما لو أنه لا يوجد الكثير من المواد» على بعد ما بين 50 و80 ألف سنة من مركز المجرة.

ونتيجة لذلك «أعيد تقويم كتلة مجرتنا درب التبانة إلى قيم تُعد منخفضة للغاية»، بنحو 200 مليار مرة كتلة الشمس، أي أقل خمس مرات من التقديرات السابقة.

«استنتاجات جريئة»

الدراسة التي أجراها الفريق الدولي وقادها علماء فلك من مرصد باريس والمركز الوطني للأبحاث العلمية في فرنسا، لها نتيجة رئيسة ثانية، إذ إنها تدفع إلى «التشكيك في العلاقة بين المادة المضيئة والمادة المظلمة»، وفق عالم الفلك.

وتُسمى هذه المادة المظلمة الافتراضية أيضًا بالمادة المظلمة، لأنها بقيت غير مرئية وغير قابلة للاكتشاف حتى الآن. ومن المفترض أن توفر الكتلة اللازمة لتماسك المجرات، وتمثل نحو ستة أضعاف كتلة المادة المضيئة، المكونة من النجوم والسحب الغازية. بالنسبة إلى مجرة درب التبانة، ترى حسابات الدراسة أن هذه النسبة أقل بكثير، مع وجود مادة مظلمة أكثر بثلاث مرات فقط من المادة المضيئة.

ولكن عالمة الفلك فرنسواز كومب، وهي زميلة فرنسوا هامر في مرصد باريس، تعتبر، عبر وكالة فرانس برس، أن هذه الاستنتاجات «جريئة بعض الشيء»، أو حتى «قد لا تقوم على أساس جيد».

ويرجع ذلك بنحو ملحوظ، إلى أن الدراسة تركز على نصف قطر منخفض للمجرة، في حين يحتسب علماء الفلك عامة كتلة المجرة مع الأخذ في الاعتبار مسافات أكبر بكثير.

ومع ذلك، بالإضافة إلى الغازات والتجمعات النجمية الكروية والمجرات القزمة أو حتى سحابة ماجلان، «لدينا الكثير من المادة المظلمة حتى هذه المسافات»، مع كتلة مماثلة، كما تشير فرنسواز كومب، المتخصصة الكبيرة في تطور المجرات.

ولكن كومب ترحب «بالعمل الدقيق للغاية، الذي يحسن معرفتنا بالنجوم ودورانها»، حتى مسافة تصل إلى نحو 80 ألف سنة ضوئية من مركز المجرة.

ويدافع فريق فرنسوا هامر عن هذا العمل من خلال التحدث عن الطابع الفريد لمجرتنا. وعلى عكس عدد كبير من المجرات الحلزونية، التي شهدت تصادمات عنيفة بين المجرات قبل ستة مليارات سنة، فإن مجرة درب التبانة «تطورت بطريقة أكثر هدوءًا لمدة تسعة مليارات سنة»، وفق هامر.

وكذلك، يمكن تبرير الفرق بين مجرة درب التبانة والمجرات الحلزونية الأخرى من خلال طريقة المراقبة، التي تعتمد على النجوم في الأولى، وعلى السحب الغازية في الثانية.

وفي غضون ذلك، ترى فرنسواز كومب أن مجرة درب التبانة «ليست استثنائية على الإطلاق»، أما على صعيد المادة المظلمة «فهي مثل غيرها».

أظهرت دراسة حديثة أن معظم النجوم في مجرة درب التبانة أقزام من الفئة «M»، والتي تعد أصغر حجما وأكثر احمرارا من الشمس.

ووفقا لـ«لايف ساينس»، وجد تحليل جديد للبيانات، أن ثلث الكواكب حول تلك الأقزام الحمراء قد تكون مناسبة للحياة، ما يعني احتمالية وجود مئات الملايين من الكواكب الصالحة للسكن في مجرة درب التبانة وحدها.

كما أدرج علماء الفلك في جامعة فلوريدا معلومات جديدة من القمر الصناعي غايا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، والذي يقيس بدقة مسافات وحركات النجوم، لضبط قياسات مدارات الكواكب الخارجية.

وأراد العلماء تحديد مؤشر لكل مدار يُعرف باسم التباعد المركزي، وهو مقياس لمدى امتداد مسار الكوكب حول نجمه.

وقالت شيلا ساجير، طالبة الدراسات العليا في علم الفلك بجامعة فلوريدا، والمؤلفة الرئيسية للدراسة، في بيان، إن «المسافة حقا هي الجزء الأساسي من المعلومات التي كنا نفتقدها من قبل والتي تسمح لنا بإجراء هذا التحليل الآن».

والكواكب حول الأقزام الحمراء ذات اللاتمركزية الكبيرة ينتهي بها الأمر «مقلية» من قبل النجم إذا كانت قريبة بما فيه الكفاية، في عملية تسمى التسخين المدي.

وينتج التسخين المدي عن مدار الكوكب المتزعزع، ما يؤدي إلى التمدد والضغط من جاذبية النجم، تماما مثل فرك يديك معا، كل هذه الحركة تؤدي إلى حرارة من الاحتكاك.

وإذا كان هناك الكثير من الحرارة، يفقد الكوكب مياهه، إلى جانب فرص تطور الحياة على سطحه، ونظرا لأنه ضروري للحياة كما نعرفها، فإن الماء بشكل عام هو مركز البحث عن عوالم صالحة للسكن خارج الأرض.

وإذا كان كوكب يدور حول قزم أحمر بعيدا، فقد تمنع هذه المسافة التسخين المدي ولكن عندئذ سيكون الكوكب شديد البرودة، ويفتقر إلى الدفء اللازم للحياة.

لذلك، يجب أن تعيش الكواكب الخارجية حول الأقزام الحمراء بالقرب من نجومها حتى تحصل على فرصة للسخونة الكافية مدى الحياة، ما يعرضها لخطر ارتفاع التسخين المدي إذا لم يكن مدارها دائريا تماما.

وقالت سارة بالارد، عالمة الفلك بجامعة فلوريدا، والمؤلفة المشاركة في الدراسة، في البيان: «فقط بالنسبة لهذه النجوم الصغيرة، تكون منطقة القابلية للسكن قريبة بما يكفي لتكون القوى المدية هذه ذات صلة».

ومن خلال قياساتهم الجديدة والمحسّنة لعدد كبير من الكواكب الخارجية التي اكتشفها تلسكوب كبلر الفضائي، وجدت ساجير وبالارد أن ثلثي الكواكب حول الأقزام الحمراء ستتأثر بحرارة النجوم المضيفة، ما يحرق فرصها في العيش.

لكن هذا يترك ثلث الكواكب في ما يسمى منطقة نطاق الحياة (Goldilocks) حيث يمكن أن توجد المياه السائلة نظريا، إلى جانب إمكانية الحياة.

ووجد الفريق أن الأنظمة النجمية ذات الكواكب المتعددة من المرجح أن تكون لها مدارات دائرية، ما يسمح لها بالاحتفاظ بالمياه السائلة.

ويُعتقد أن النجوم التي لها كوكب واحد أكثر تعرضا لقوى المد الشديدة، والتي تزيل آثار السائل الحيوي.

أظهرت الملاحظات التي خلص إليها مرصد كيك في هاواي، أن النجوم التي تدور حول الثقب الأسود الهائل في مركز مجرة درب التبانة، تفتقد بغموض، رفقاءها.

وحلل فريق من جامعة كاليفورنيا، لوس أنجلوس، بقيادة ديفين تشو، عددًا من الملاحظات، من خلال تعقب 28 نجمًا يدورون حول الثقب الأسود المركزي الهائل في مجرتنا، والمعروف باسم «منطقة الرامي أ»، والذي تبلغ كتلته 4.1 مليون شمس، وفق ما ذكرته صحيفة سبيس.

وتدور جميع النجوم في مدار شهر ضوئي واحد (480 مليار ميل، أو 777 مليار كم) حول الثقب الأسود.

ويشار إلى أن 16 من هذه النجوم المسماة النجوم S وهي نجوم صغيرة جدًّا (عمرها أقل من 6 ملايين سنة) وأكبر عشرات مرات من شمسنا.

وقال تشو، في بيان، إن «نجوم بهذا العمر الصغير لا ينبغي حتى أن تكون بالقرب من الثقب الأسود في المقام الأول، لم يكن بإمكانها الهجرة إلى هذه المنطقة خلال 6 ملايين سنة فقط، ولكن أن يكون لديها شكل نجمة في مثل هذه البيئة المعادية أمر مثير للدهشة».

وتوصل فريق تشو إلى أنه لا يوجد أي من النجوم S في شكل ثنائيات، فجميعها منفردة، ما يربك التوقعات بأن النجوم الضخمة عادة ما تتكون في أنظمة ثنائية أو حتى ثلاثية.

ومن خلال تلك الملاحظات، تمكن تشو وزملاؤه من وضع الحد الأقصى لتجزئة الثنائيات حول «منطقة الرامي أ*» على أنه 47% على الأكثر، وهو أقل بكثير مما هو عليه في محيطنا الشمسي.

وقال تشو: «هذا الاختلاف يتحدث عن البيئة المثيرة للاهتمام بنحو لا يصدق لمركز مجرتنا، نحن لا نتعامل مع بيئة طبيعية هنا».