نجح فريق دولي من علماء الفلك [2] في قياس سرعات عدد كبير من السدم الكوكبية [3] بدقة عالية في الفضاء بين المجرات داخل مجموعة المجرات. لهذا استخدموا مطياف اللهب عالي الكفاءة [4] على تلسكوب ESO الكبير جدًا في مرصد بارانال (تشيلي).
يمكن استخدام هذه النجوم السدم الكوكبية التي تطفو بحرية في الفراغ الذي يبدو فارغًا بين مجرات العناقيد الكبيرة على أنها "مجسات" لقوى الجاذبية التي تعمل داخل هذه العناقيد. وهي تتبع الكتل المرئية وغير المرئية داخل هذه المناطق. وهذا ، بدوره ، يسمح لعلماء الفلك بدراسة تاريخ تكوين هذه الهياكل الكبيرة المرتبطة في الكون.
تؤكد قياسات السرعة الدقيقة لـ 40 من هذه النجوم الرأي القائل بأن برج العذراء عبارة عن مجموعة مجرات غير موحدة للغاية ، تتكون من عدة وحدات فرعية لم يكن لديها وقت حتى الآن لتحقيق التوازن. تظهر هذه البيانات الجديدة بوضوح أن مجموعة المجرات العذراء لا تزال في طور التكوين.
كما أثبتوا لأول مرة أن إحدى المجرات اللامعة في المنطقة التي تم فحصها ، ميسيير 87 ، لديها هالة ممتدة للغاية من النجوم ، تصل إلى 65 كيلوبايت على الأقل. هذا هو أكثر من ضعف حجم مجرتنا ، درب التبانة.
مجموعة شابة
على مسافة حوالي 50 مليون سنة ضوئية ، فإن مجموعة العذراء هي أقرب مجموعة مجرة. تقع في كوكبة البروج العذراء (العذراء) وتحتوي على عدة مئات من المجرات ، بدءًا من المجرات الإهليلجية العملاقة والكبيرة واللوالب مثل مجرتنا درب التبانة ، إلى المجرات القزمة ، أصغر بمئات المرات من إخوانهم الكبار. أدخل عالم الفلك الفرنسي تشارلز ميسييه 16 عضوًا من مجموعة برج العذراء في كتالوجه الشهير للسدم. نُشرت صورة العام الأساسي للكتلة التي تم الحصول عليها بكاميرا التصوير الميداني الواسع في مرصد ESO La Silla العام الماضي كصورة PR 04a / 03.
يعتقد أن مجموعات المجرات قد تكونت على مدى فترة طويلة من الزمن من خلال تجميع كيانات أصغر ، من خلال سحب الجاذبية القوية من المادة المظلمة والمضيئة. تعتبر مجموعة العذراء مجموعة صغيرة نسبيًا لأن الدراسات السابقة كشفت عن "مجموعات فرعية من المجرات" صغيرة حول المجرات الرئيسية Messier 87 و Messier 86 و Messier 49. هذه المجموعات الفرعية لم تندمج بعد لتشكل كثافة و عنقود مجرة أكثر سلاسة.
وقد أظهرت الملاحظات الأخيرة أن ما يسمى بالفضاء "داخل الكتلة" ، وهي المنطقة بين المجرات في الكتلة ، يتخللها "عدد قليل من النجوم داخل المجموعة" ، والذي يمكن استخدامه لدراسة تفاصيل هيكل الكتلة بالتفصيل.
التجوال الكوني
تم اكتشاف الاكتشافات الأولى للنجوم الداخلية في مجموعة العذراء بشكل فلكي من قبل الفلكي الإيطالي ماجدة أرنابولدي (مرصد تورينو ، إيطاليا) وزملاؤها ، في عام 1996. من أجل دراسة الهالات الممتدة للمجرات في مجموعة العذراء ، مع ESO New قام تلسكوب التكنولوجيا في لا سيلا بالبحث عن أشياء تعرف باسم "السدم الكوكبية" [3].
يمكن اكتشاف السدم الكوكبية (PNe) لمسافات كبيرة من خطوط انبعاثها القوية. تسمح خطوط الانبعاث الضيقة هذه أيضًا بقياس دقيق للسرعات الشعاعية. وبالتالي ، يمكن أن تعمل السدم الكوكبية للتحقيق في حركات النجوم في مناطق هالة المجرات البعيدة.
في دراستهم ، وجد الفلكيون العديد من السدم الكوكبية على ما يبدو لا علاقة لها بأي مجرات ولكن تتحرك في مجال الجاذبية للمجموعة بأكملها. ينتمي هؤلاء "التجوال" إلى مجموعة من النجوم المكتشفة حديثًا.
منذ هذه الملاحظات الأولى ، تم اكتشاف عدة مئات من هؤلاء المتجولين. يجب أن يمثلوا قمة جبل جليدي لمجموعة كبيرة من النجوم تتدفق بين المجرات في هذه التجمعات الضخمة. في الواقع ، بما أن السدم الكوكبية هي المرحلة النهائية من النجوم ذات الكتلة المنخفضة المشتركة - مثل شمسنا - فهي تمثل السكان النجمين بشكل عام. وبما أن السدم الكوكبية قصيرة العمر إلى حد ما (بضع عشرات الآلاف من السنين - هجوم سريع على المقاييس الزمنية الفلكية) ، يمكن أن يقدر الفلكيون أن نجمًا واحدًا في حوالي 8000 مليون من النجوم من النوع الشمسي يمكن رؤيته على أنه سديم كوكبي في أي لحظة معينة. وبالتالي يجب أن يكون هناك عدد مماثل من النجوم بين المجرات كما هو الحال في المجرات نفسها. ولكن لأنها مخففة في مثل هذا الحجم الضخم ، فإنها بالكاد يمكن اكتشافها.
نظرًا لأن هذه النجوم قديمة في الغالب ، فإن التفسير الأكثر ترجيحًا لوجودها في الفضاء الداخلي هو أنها تشكلت داخل المجرات الفردية ، والتي تم تجريدها من العديد من نجومها خلال لقاءات قريبة مع المجرات الأخرى خلال المراحل الأولية من تكوين الكتلة. ثم تم تشتيت هذه النجوم "المفقودة" في الفضاء الداخلي حيث نجدها الآن.
وبالتالي يمكن أن توفر السدم الكوكبية مقبضًا فريدًا لعدد ونوع النجوم والحركات في المناطق التي قد تحتوي على كمية كبيرة من الكتلة. تحتوي حركاتهم على السجل الأحفوري لتاريخ تفاعل المجرات وتشكيل كتلة المجرة.
قياس سرعة موت النجوم
استمر الفريق الدولي لعلماء الفلك [2] في إجراء دراسة تفصيلية لحركات السدم الكوكبية في مجموعة العذراء من أجل تحديد هيكلها الديناميكي ومقارنتها بالمحاكاة العددية. ولتحقيق هذا الهدف ، نفذوا برنامجًا بحثيًا صعبًا ، يهدف إلى تأكيد مرشحي السديم الكوكبي داخل المجموعة الذين عثروا عليه سابقًا وقياس سرعاتهم الشعاعية في ثلاث مناطق مختلفة ("حقول المسح") في قلب مجموعة العذراء.
هذه ليست مهمة سهلة. يمكن مقارنة الانبعاث في خط انبعاث الأكسجين الرئيسي من السديم الكوكبي في برج العذراء باللمبة الضوئية 60 وات على مسافة حوالي 6.6 مليون كيلومتر ، أي حوالي 17 ضعف متوسط المسافة إلى القمر. علاوة على ذلك ، فإن عينات السديم الكوكبي المتناثرة متناثرة ، مع بضع عشرات من السدم الكوكبية في ربع حقل سمائي مربع - حول حجم القمر. وبالتالي تتطلب عمليات الرصد الطيفي مقاريب وأطياف من فئة 8 أمتار ذات مجال رؤية واسع. لذلك كان على الفلكيين الاعتماد على مطياف FLAMES-GIRAFFE على VLT [4] ، مع دقة طيفية عالية نسبيًا ، ومجال نظره لـ 25 arcmin وإمكانية التقاط ما يصل إلى 130 أطياف في المرة الواحدة.
درس علماء الفلك ما مجموعه 107 نجوم ، من بينها 71 يعتقد أنها مرشحة حقيقية داخل الكواكب. لاحظوا ما بين 21 و 49 جسمًا في وقت واحد لمدة ساعتين لكل حقل. تحتوي الأجزاء الثلاثة من مركز برج العذراء الذي تم مسحه على العديد من المجرات الساطعة (Messier 84 و 86 و 87 و NGC 4388) وعدد كبير من المجرات الأصغر. تم اختيارهم لتمثيل كيانات مختلفة من المجموعة.
يمكن للقياسات الطيفية أن تؤكد الطبيعة داخل 40 من السدم الكوكبية التي تمت دراستها. كما قدموا ثروة من المعرفة حول هيكل هذا الجزء من مجموعة العذراء.
فى صنع
في المجال الأول بالقرب من مسييه 87 (M87) ، قام الفلكيون بقياس سرعة متوسطة قريبة من 1250 كم / ثانية وتشتت صغير إلى حد ما حول هذه القيمة. وبالتالي ترتبط معظم النجوم في هذا المجال فعليًا بالمجرة المضيئة M87 ، بنفس الطريقة التي ترتبط بها الأرض بالشمس. تشرح ماجدة أرنابولدي: "لقد أدت هذه الدراسة إلى اكتشاف رائع أن ميسييه 87 لديه هالة نجمية في توازن ديناميكي تقريبي يصل إلى 65 كيلوبايت على الأقل ، أو أكثر من 200000 سنة ضوئية. هذا هو أكثر من ضعف حجم مجرتنا ، درب التبانة ، ولم يكن معروفًا من قبل. "
إن تشتت السرعة المرصود في المجال الثاني ، والذي يقع بعيدًا عن المجرات الساطعة ، أكبر مما كان عليه في المجال الأول بعامل أربعة. يخبرنا هذا التشتت الكبير جدًا ، الذي يشير إلى أن النجوم تتحرك في اتجاهات متباينة للغاية بسرعات مختلفة ، أن هذا المجال غالبًا ما يحتوي على العديد من النجوم الداخلية التي بالكاد تتأثر حركاتها بالمجرات الكبيرة. تشير البيانات الجديدة إلى احتمال محتم أن تكون هذه المجموعة الداخلية من النجوم هي بقايا من تمزق المجرات الصغيرة أثناء دورانها حول M87.
يختلف توزيع السرعة في الحقل الثالث ، كما تم استنتاجه من أطياف FLAMES ، مرة أخرى. تظهر السرعات هياكل فرعية تتعلق بالمجرات الكبيرة Messier 86 و Messier 84 و NGC 4388. على الأرجح ، الغالبية العظمى من هذه السدم الكوكبية تنتمي إلى هالة ممتدة جدًا حول Messier 84.
أورتوين جيرهارد (جامعة بازل ، سويسرا) ، عضو الفريق ، مبتهج: "إن قياسات السرعة هذه مجتمعة تؤكد الرأي القائل بأن مجموعة برج العذراء عبارة عن مجموعة مجرات غير موحدة وغير مسترخية للغاية ، تتكون من عدة وحدات فرعية. مع مطياف FLAMES ، تمكنا بالتالي من مشاهدة الحركات في مجموعة العذراء ، في الوقت الذي لا تزال وحداته الفرعية تتقارب فيه. وهي بالتأكيد وجهة نظر تستحق المشاهدة! "
معلومات اكثر
تستند النتائج الواردة في هذا البيان الصحفي الصادر عن ESO إلى ورقة بحثية ("توزيعات سرعة خط الرؤية للسدم الكوكبية داخل الكتلة في قلب الكتلة العنقودية" بواسطة M. Arnaboldi et al.) التي ظهرت للتو في مجلة البحث رسائل مجلة الفيزياء الفلكية المجلد. 614 ، ص. 33.
ملاحظات
[1]: نشرة صحفية لجامعة بازل حول هذا الموضوع متاحة على http://www.zuv.unibas.ch/uni_media/2004/20041022virgo.html.
[2]: أعضاء الفريق هم ماجدة أرنابولدي (INAF، Osservatorio di Pino Torinese، Italy)، Ortwin Gerhard (Astronomisches Institut، Universit؟ t Basel، Switzerland)، Alfonso Aguerri (Instituto de Astrofisica de Canarias، Spain)، Kenneth سي فريمان (مرصد ماونت ستروملو ، ACT ، أستراليا) ، نيكولا نابوليتانو (معهد Kapteyn الفلكي ، هولندا) ، Sadanori Okamura (قسم علم الفلك ، جامعة طوكيو ، اليابان) ، و Naoki Yasuda (معهد أبحاث الأشعة الكونية ، جامعة طوكيو ، اليابان).
[3]: السدم الكوكبية هي النجوم الشبيهة بالشمس في طور الموت النهائي الذي يتم من خلاله إخراج طبقاتها الخارجية إلى الفضاء المحيط. في نفس الوقت ، يكشفون عن نجمهم الصغير والساخن الذي يظهر على أنه "نجم قزم أبيض". يضيء النجم المغلف ويسخن بواسطة النجم النجمي وينبعث بقوة في خطوط الانبعاث المميزة للعديد من العناصر ، لا سيما الأكسجين (بأطوال موجية 495.9 و 500.7 نانومتر). ينبع اسمها من حقيقة أن بعض هذه الأشياء القريبة ، مثل "سديم الدمبل" (انظر ESO PR Photo 38a / 98) تشبه أقراص الكواكب العملاقة في النظام الشمسي عند عرضها باستخدام مقاريب صغيرة.
[4]: فلامس ، مطياف الألياف ذات العناصر المتعددة ، يتم تركيبه في تلسكوب وحدة VLT KUEYEN 8.2 م. وهي قادرة على مراقبة أطياف عدد كبير من الأجسام الفردية الخافتة (أو مناطق السماء الصغيرة) في وقت واحد وتغطي مجالًا سمائيًا لا يقل قطره عن 25 قوسًا ، أي تقريبًا بحجم القمر المكتمل. وهي نتيجة لتعاون بين ESO ، ومرصد باريس - مودون ، ومرصد جنرال لوزان ، والمرصد الأنجلو الأسترالي (AAO).
المصدر الأصلي: ESO News Release
