“الشذوذ الكوني” – العلماء يحلون لغز المجرة الفائقة الذي يعود تاريخه إلى عقود من الزمن

لماذا يمتلئ مستوى المجرة الفائقة الهائل في الغالب بنوع واحد من المجرات؟ قد يتم أخيرًا حل هذا اللغز الفلكي الذي طال أمده.

ال درب التبانة تقع المجرة، موطننا الكوني، ضمن مساحة شاسعة تُعرف باسم العنقود الفائق المحلي. يشمل هذا الهيكل الهائل العديد من مجموعات المجرات الضخمة والعديد من المجرات الفردية. يتميز العنقود الفائق بتكوينه الذي يشبه الفطيرة، ويمتد على ما يقرب من مليار سنة ضوئية في العرض، مما أكسبه لقب المستوى المجري الفائق.

تنقسم معظم المجرات في الكون إلى فئتين: أولاً، المجرات الإهليلجية، والتي تتكون في معظمها من نجوم قديمة وتحتوي عادةً على ثقوب سوداء مركزية ضخمة للغاية، وثانيًا، المجرات القرصية النشطة في تكوين النجوم، مع بنية حلزونية تشبه مجرة ​​التبانة. طرق. تم العثور على كلا النوعين من المجرات أيضًا في العنقود الفائق المحلي، ولكن في حين أن المستوى المجري الفائق يعج بالمجرات الإهليلجية الساطعة، فإن المجرات القرصية الساطعة غائبة بشكل واضح.

الشذوذ الكوني يتحدى النموذج القياسي لعلم الكونيات

يظهر هذا الفصل الغريب للمجرات في الكون المحلي، والذي كان معروفًا منذ الستينيات، 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 ساوالا وبيتر جوهانسون قد وجد تفسيرًا. في مقال نشر في علم الفلك الطبيعةوهي توضح كيف تنشأ التوزيعات المختلفة للمجرات الإهليلجية والقرصية بشكل طبيعي بسبب البيئات المختلفة الموجودة داخل وخارج المستوى المجري الفائق.

في المستوى المجري الفائق، الذي يقع على خط الاستواء في الصورة، تشهد المجرات تفاعلات واندماجات متكررة، مما يؤدي إلى تكوين مجرات إهليلجية ضخمة. وعلى النقيض من ذلك، تتطور المجرات البعيدة عن المستوى في عزلة نسبية، مما يسمح لها بالحفاظ على بنيتها الشبيهة بالقرص. الائتمان: حتى سوالة

“في مجموعات المجرات الكثيفة الموجودة على مستوى المجرات الفائقة، تشهد المجرات تفاعلات واندماجات متكررة، مما يؤدي إلى تكوين المجرات الإهليلجية ونمو الثقوب السوداء فائقة الكتلة. وعلى النقيض من ذلك، بعيدًا عن المستوي، يمكن للمجرات أن تتطور في عزلة نسبية، مما يساعدها في الحفاظ على بنيتها الحلزونية”.

في عملهم، استخدم الفريق محاكاة سيبيليوس (محاكاة ما وراء الكون المحلي)، التي تتبع تطور الكون على مدى 13.8 مليار سنة، من الكون المبكر إلى الوقت الحاضر. تم تشغيله على أجهزة الكمبيوتر العملاقة في إنجلترا وعلى كمبيوتر CSC العملاق Mahti في فنلندا.

الآثار والاتجاهات المستقبلية في علم الكونيات

في حين أن معظم عمليات المحاكاة المشابهة تأخذ بعين الاعتبار بقعًا عشوائية من الكون لا يمكن مقارنتها مباشرة بالملاحظات، فإن محاكاة سيبيليوس تهدف إلى إعادة إنتاج الهياكل المرصودة بدقة، بما في ذلك العنقود الفائق المحلي. نتيجة المحاكاة النهائية تتفق بشكل ملحوظ مع الملاحظات.

«بالصدفة، دعيت إلى ندوة على شرف جيم بيبلز في ديسمبر الماضي، حيث عرض المشكلة في محاضرته. وأدركت أننا قد أكملنا بالفعل محاكاة قد تحتوي على الإجابة،» يعلق تيل سوالا. “يظهر بحثنا أن الآليات المعروفة لتطور المجرات تعمل أيضًا في هذه البيئة الكونية الفريدة.”

بجوار قسم الفيزياء، يستضيف حرم كومبولا بجامعة هلسنكي تمثالًا كبيرًا يوضح توزيع المجرات في العنقود العملاق المحلي. تم افتتاحها قبل 20 عامًا من قبل عالم الكونيات البريطاني كارلوس فرينك، وهو أحد المؤلفين المشاركين في هذه الدراسة الجديدة. يقول فرينك عن النتائج الجديدة: “إن توزيع المجرات في العنقود الفائق المحلي رائع بالفعل”. “لكنها ليست حالة شاذة: نتائجنا تظهر أن نموذجنا القياسي للمادة المظلمة يمكن أن ينتج الهياكل الأكثر روعة في الكون.”

المرجع: “التوزيعات المتميزة للمجرات الإهليلجية والقرصية عبر العنقود الفائق المحلي كتنبؤ بـ ΛCDM” بقلم تيل ساوالا، وكارلوس فرينك، وجينس جاشي، وبيتر إتش جوهانسون، وجيليم لافو، 20 نوفمبر 2023، علم الفلك الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41550-023-02130-6