على الرغم من آلاف السنين من البحث والملاحظة ، هناك الكثير مما لا يعرفه الفلكيون عن مجرة درب التبانة. في الوقت الحاضر ، يقدر الفلكيون أنها تمتد من 100،000 إلى 180،000 سنة ضوئية وتتكون من 100 إلى 400 مليار نجم. بالإضافة إلى ذلك ، على مدى عقود ، كانت هناك أسئلة لم يتم حلها حول كيفية تطور هيكل مجرتنا على مدى مليارات السنين.
على سبيل المثال ، يشتبه الفلكيون منذ فترة طويلة في أن الهالة المجرية أتت من - بنى عملاقة من النجوم تدور فوق وتحت القرص المسطح لدرب التبانة - تم تشكيلها من الحطام الذي خلفته المجرات الصغيرة التي اندمجت مع درب التبانة. ولكن وفقًا لدراسة جديدة أجراها فريق دولي من علماء الفلك ، يبدو أن هذه النجوم ربما تكون قد نشأت في مجرة درب التبانة ولكن تم طردها بعد ذلك.
ظهرت الدراسة مؤخرا في المجلة طبيعة تحت عنوان "كثافتان نجميتان متماثلتان كيميائياً على الجانبين المتقابلين لمستوى قرص المجرة". وقادت الدراسة مارجيا بيرجمان ، باحثة من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك ، وتضمنت أعضاء من الجامعة الوطنية الأسترالية ، ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، وجامعات متعددة.
من أجل دراستهم ، اعتمد الفريق على بيانات من W.M. مرصد كيك لتحديد أنماط الوفرة الكيميائية من 14 نجمة تقع في هالة المجرة. كانت هذه النجوم موجودة في هيكلين مختلفين للهالة - Triangulum-Andromeda (Tri-And) و A13 النجمية المفرطة - والتي تقع حوالي 14000 سنة ضوئية فوق وتحت قرص درب التبانة.
كما أوضح بيرجمان في بيان صحفي لمرصد كيك:
"إن تحليل الوفرة الكيميائية هو اختبار قوي للغاية ، يسمح بطريقة مماثلة لمطابقة DNA ، بتحديد السكان الأم للنجم. من المعروف أن مجموعات سكانية مختلفة من الآباء ، مثل قرص درب التبانة أو الهالة أو المجرات الساتلية القزمة أو العناقيد الكروية ، لها تركيبات كيميائية مختلفة جذريًا. لذا بمجرد أن نعرف ما تتكون النجوم ، يمكننا ربطها على الفور بمجموعات أبائهم. "
حصل الفريق أيضًا على أطياف من واحد إضافي باستخدام التلسكوب الكبير جدًا للمرصد الجنوبي الأوروبي (VLT) في تشيلي. بمقارنة التركيبات الكيميائية لهذه النجوم مع تلك الموجودة في الهياكل الكونية الأخرى ، لاحظ العلماء أن التركيبات الكيميائية كانت متطابقة تقريبًا. لم تكن فقط متشابهة داخل وبين المجموعات التي تجري دراستها ، بل إنها تتطابق بشكل وثيق مع أنماط وفرة النجوم الموجودة داخل القرص الخارجي لدرب التبانة.
من هذا ، استنتجوا أن هؤلاء السكان النجمين في المجرة هالو تم تشكيلهم في مجرة درب التبانة ، ولكن تم نقلهم بعد ذلك إلى مواقع أعلى وأسفل المجرة. تُعرف هذه الظاهرة باسم "إخلاء المجرة" ، حيث يتم دفع الهياكل بعيدًا عن مستوى مجرة درب التبانة عندما تمر مجرة قزمة ضخمة عبر قرص المجرة. تتسبب هذه العملية في حدوث تذبذبات تطرد النجوم من القرص ، أيًا كانت المجرة القزمة تتحرك.
وأضاف بيرجمان: "يمكن مقارنة التذبذبات بالموجات الصوتية في آلة موسيقية". "نسمي هذا" الرنين "في مجرة درب التبانة" علم الجلاكتوزية "، والذي تم التنبؤ به نظريًا منذ عقود. لدينا الآن أوضح دليل على هذه التذبذبات في قرص مجرتنا الذي تم الحصول عليه حتى الآن! "
وقد تم تحقيق هذه الملاحظات بفضل مطياف Echelle عالي الدقة (HiRES) على تلسكوب Keck. كما أوضحت جودي كوهين ، أستاذة كيت فان نويز بيج لعلم الفلك في كالتيك ومؤلفة مشاركة في الدراسة:
"كانت الإنتاجية العالية والاستبانة الطيفية العالية لهيرز ضرورية لنجاح رصد النجوم في الجزء الخارجي من درب التبانة. العامل الرئيسي الآخر كان التشغيل السلس لمرصد كيك. التوجيه الجيد والتشغيل السلس يسمح للمرء بالحصول على أطياف من النجوم في ليالي قليلة من المراقبة. تم الحصول على أطياف هذه الدراسة في ليلة واحدة فقط من وقت Keck ، مما يدل على مدى قيمة حتى ليلة واحدة ".
هذه النتائج مثيرة للغاية لسببين. من ناحية ، يوضح أن نجوم الهالة من المحتمل أن تكون قد نشأت في قرص التفكير المجري - الجزء الأصغر من درب التبانة. من ناحية أخرى ، يوضح أن قرص درب التبانة وديناميكياته أكثر تعقيدًا بكثير مما كان يعتقد سابقًا. كما قال أليسون شيفيلد من كلية المجتمع LaGuardia / CUNY ، ومؤلف مشارك في الورقة:
"أظهرنا أنه قد يكون من الشائع إلى حد ما أن يتم نقل مجموعات النجوم في القرص إلى عوالم أبعد في مجرة درب التبانة - بعد" طردها "بواسطة مجرة ساتلية غازية. يمكن العثور على أنماط كيميائية مماثلة أيضًا في المجرات الأخرى ، مما يشير إلى عالمية مجرية محتملة لهذه العملية الديناميكية ".
كخطوة تالية ، يخطط الفلكيون لتحليل أطياف النجوم الإضافية في كثافتي Tri-And و A13 ، بالإضافة إلى النجوم في الهياكل النجمية الأخرى بعيدًا عن القرص. يخططون أيضًا لتحديد كتل وأعمار هذه النجوم حتى يتمكنوا من تقييد الحدود الزمنية لوقت حدوث هذا الطرد المجري.
في النهاية ، يبدو أنه تم تحديث افتراض آخر طويل الأمد حول تطور المجرة. إلى جانب الجهود الجارية لاستقصاء نوى المجرات - لمعرفة مدى ارتباط الثقوب السوداء الهائلة وتكوين النجوم - يبدو أننا نقترب من فهم كيفية تطور كوننا بمرور الوقت.
