ساعدت ثلاثة نجوم هاربة في كشف أسرار مجرة ​​مجاورة

كل حركة نسبية. هذه الحقيقة البسيطة تجعل مهمة تتبع الأجسام البعيدة خارج مجرتنا درب التبانة أكثر صعوبة. على سبيل المثال، ظل علماء الفلك يتجادلون لعدة عقود حول المسار الذي سلكته إحدى المجرات المجاورة، سحابة ماجلان الكبرى (LMC)، على مدى مليارات السنين الماضية.

بحثا عن إجابة لهذا السؤال، مؤلفو الجديد بحث، المعدة للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية، استفادت من القرائن المقدمة النجوم فائقة السرعة – ثلاثة نجوم “هربوا” من LMC.

إذن ما هو “النجم فائق السرعة”؟ عندما يمر نظام نجمي ثنائي بالقرب جدًا من ثقب أسود فائق الكتلة، فإن قوى المد والجزر الخاصة به تكسر رابطة الزوج. نتيجة لذلك، عادة ما يتم التقاط نجم واحد بواسطة ثقب أسود، والثاني، بعد أن فقد اتصال الجاذبية مع رفيقه، يتم التخلص منه بقوة هائلة بسرعة تزيد عن 1000 كم / ثانية – ويترك مجرته في النهاية إلى الأبد.

ثلاثة هاربين

بعد أن تتبعت مسار مثل هذا النجم، يمكنك رسم خط يعود إلى المكان الذي طار منه. قام مؤلفو الدراسة بفحص البيانات من الإصدار الثالث لتلسكوب جايا الفضائي بعناية واكتشفوا ثلاثة نجوم، في رأيهم، تم طردها من LMC. واحد منهم، Hyper Velocity Star (HVS) 3، يعتبر منذ فترة طويلة هاربًا محتملاً من LMC. تم اكتشاف مرشحين آخرين -HVS 7 وHVS 15- مؤخرًا فقط، وتشير مساراتهما بقوة إلى أنهما ليسا من درب التبانة، مما يجعل LMC هو مكان المنشأ الأكثر احتمالاً.

ومن خلال تحديد النقطة التي قُذفت منها هذه النجوم، يمكننا تحديد موقع الثقب الأسود الهائل الذي منحها هذا التسارع. لا يزال موقع الثقب الأسود الهائل في مركز LMC محل نقاش. علاوة على ذلك، يشكك بعض العلماء عمومًا في وجودها (وبهذا المعنى، أصبحت النجوم فائقة السرعة حجة أخرى). وبالتالي، فإن أحد الأهداف الرئيسية للورقة هو تحديد المكان الدقيق الذي يجب البحث فيه عن هذا الثقب الأسود لمحاولة اكتشافه مباشرة في المستقبل.

ومع ذلك، فإن مجرد رسم خط مستقيم من الموضع الحالي للنجم إلى نقطة بدايته لن ينجح. تعوق العديد من الظروف حركة المجرات، وفي المقام الأول المادة المظلمة. ولمراعاة ذلك، أجرى المؤلفون عمليات محاكاة لحركة كل من مجرة ​​درب التبانة ومجرة ماجلان الكبرى، مع دمج عنصر “الاحتكاك الديناميكي” في النموذج، والذي يأخذ في الاعتبار السحب الذي تتعرض له المجرات أثناء تحركها عبر مجال من الجسيمات الأصغر.

بفضل هذه النماذج، تمكن الباحثون من تضييق “الممر” الذي تحرك فيه LMC على مدى ملايين السنين القليلة الماضية بنسبة تصل إلى 50%. ومع ذلك، لم يتمكنوا من الإجابة على سؤال أساسي حول LMC نفسه – ما إذا كان يقوم برحلته الأولى أو الثانية حول مجرتنا. لا توفر النماذج المختلفة أساسًا لاستنتاج لا لبس فيه؛ تتوافق كل من الثورة الأولى والثانية مع الثورة الجديدة – مع الاحتكاك الديناميكي (تم الانتهاء من الأولى في هذه الحالة منذ حوالي 6-8 مليار سنة، لكن المؤلفين يشككون في هذا الإصدار).

تم تأكيد التحول

لكننا تمكنا من الإجابة على سؤال مهم آخر – أين يجب أن نبحث بالضبط عن الثقب الأسود الهائل LMC. يوفر علماء الفيزياء الفلكية إحداثيات دقيقة: يتم إزاحتها بحوالي 1.5 درجة عن المركز البصري لـ LMC. يبدو أن هذا التحول ناجم عن قوى المد الفوضوية الناتجة عن جارتنا الأقرب الأخرى، سحابة ماجلان الصغيرة.

ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحث لأن استنتاجات المقالة تستند إلى ثلاث نجوم فقط، وبالتالي بها هامش كبير من الخطأ. ومن الضروري تحقيق زمن رصد على أحد التلسكوبات الفضائية لتوضيح مسارات النجوم الهاربة، وربما اكتشاف نجوم جديدة. المهمة ليست سهلة، ولكن بعد ذلك سيكون من الممكن تحديد موقع القلب المظلم لأقرب جار لنا في المجرة.