لاحظ علماء الفلك أخيرًا شيئًا تم توقعه ولكن لم يسبق له مثيل: دفق من النجوم يربط بين الغيوم ماجلان. من خلال القيام بذلك ، بدأوا في كشف الغموض الذي يحيط بسحابة Magellanic الكبيرة (LMC) وسحابة Magellanic الصغيرة (SMC). وهذا يتطلب قوة استثنائية من مرصد جايا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA) للقيام بذلك.
سحابات ماجلان الكبيرة والصغيرة (LMC و SMC) هي مجرات قزمة لدرب التبانة. ركز فريق الفلكيين ، بقيادة مجموعة في جامعة كامبريدج ، على الغيوم وعلى نوع معين من النجم القديم جدًا: RR Lyrae. نجوم RR Lyrae هي النجوم النابضة التي كانت موجودة منذ الأيام الأولى للسحب. كان من الصعب دراسة الغيوم لأنها تنتشر على نطاق واسع ، ولكن عرض Gaia الفريد من نوعه في جميع أنحاء السماء جعل هذا الأمر أسهل.
الغيوم Magellanic قليلا من الغموض. يريد الفلكيون معرفة ما إذا كانت نظريتنا التقليدية لتكوين المجرة تنطبق عليهم. لمعرفة ذلك ، يحتاجون إلى معرفة متى اقتربت الغيوم لأول مرة من درب التبانة ، وما هي كتلتها في ذلك الوقت. اكتشف فريق كامبريدج بعض القرائن للمساعدة في حل هذا اللغز.
استخدم الفريق Gaia للكشف عن نجوم RR Lyrae ، مما سمح لهم بتتبع مدى LMC ، وهو أمر كان من الصعب القيام به حتى جاء Gaia. وجدوا هالة منخفضة اللمعان حول LMC امتدت حتى 20 درجة. لكي يتمسك LMC بالنجوم البعيدة يعني أنه يجب أن يكون أكبر بكثير مما كان يعتقد في السابق. في الواقع ، قد يكون لدى LMC ما يصل إلى 10 في المائة من الكتلة التي تمتلكها درب التبانة.
وقد ساعد ذلك علماء الفلك على الإجابة عن السؤال الشامل ، ولكن لفهم LMC و SMC حقًا ، كانوا بحاجة إلى معرفة متى وصلت السحب إلى درب التبانة. لكن تتبع مدار المجرة الساتلية أمر مستحيل. إنهم يتحركون ببطء شديد بحيث أن عمر الإنسان هو نقرة صغيرة مقارنة بهم. هذا يجعل مدارها غير قابل للرصد بشكل أساسي.
لكن الفلكيين تمكنوا من العثور على أفضل شيء تالي: التدفق النجمي ، أو جسر النجوم الذي تنبأ به غالبًا ولكن لم يلاحظه أحد ، يمتد بين الغيوم.
يتكون تيار النجوم عندما تشعر مجرة القمر الصناعي بسحب الجاذبية لجسم آخر. في هذه الحالة ، سمح سحب الجاذبية لـ LMC للنجوم الفردية بمغادرة SMC وسحبه نحو LMC. لا تغادر النجوم دفعة واحدة ، فهي تغادر بشكل فردي بمرور الوقت ، وتشكل مجرىً أو جسرًا بين الجسدين. يترك هذا الإجراء تتبعًا مضيئًا لمسارهم بمرور الوقت.
يعتقد علماء الفلك الذين يقفون وراء هذه الدراسة أن الجسر يحتوي بالفعل على مكونين: النجوم التي تم تجريدها من SMC بواسطة LMC ، والنجوم التي تم تجريدها من LMC بواسطة درب التبانة. هذا الجسر من نجوم RR Lyrae يساعدهم على فهم تاريخ التفاعلات بين الأجسام الثلاثة.
أحدث تفاعل بين الغيوم كان منذ حوالي 200 مليون سنة. في ذلك الوقت ، مرت الغيوم بالقرب من بعضها البعض. لم يشكل هذا الإجراء جسراً ، بل جسرين: واحد من النجوم والآخر من الغاز. بقياس الإزاحة بين جسر النجم وجسر الغاز ، يأملون في تضييق كثافة هالة الغاز المحيطة بدرب التبانة.
إن كثافة مجرة درب التبانة في درب التبانة هي اللغز الثاني الذي يأمل الفلكيون في حله باستخدام مرصد جايا.
يتكون Galactic Corona من غاز مؤين بكثافة منخفضة للغاية. هذا يجعل من الصعب جدا الملاحظة. لكن علماء الفلك يدققونها بشدة لأنهم يعتقدون أن الهالة قد تحتوي على معظم المواد الباريونية المفقودة. لقد سمع الجميع عن المادة المظلمة ، وهي المادة التي تشكل 95٪ من المادة في الكون. المادة المظلمة هي شيء آخر غير المادة العادية التي تتكون منها الأشياء المألوفة مثل النجوم والكواكب ونحن.
5 ٪ أخرى من المادة هي المادة الباريونية ، الذرات المألوفة التي نتعلمها جميعًا. لكننا لا نستطيع أن نحسب سوى نصف نسبة 5٪ من المادة الباريونية التي نعتقد أنها يجب أن توجد. البقية تسمى المادة الباريونية المفقودة ، ويعتقد علماء الفلك أنها على الأرجح في الهالة المجرية ، لكنهم لم يتمكنوا من قياسها.
يعود فهم كثافة المجرة كورونا إلى فهم الغيوم Magellanic وتاريخها. وذلك لأن جسور النجوم والغاز التي تشكلت بين غيوم ماجلان الصغيرة والكبيرة تحركت في البداية بنفس السرعة. لكن عندما اقتربوا من هالة درب التبانة ، مارست الهالة السحب على النجوم والغاز. نظرًا لأن النجوم صغيرة وكثيفة بالنسبة للغاز ، فقد سافرت عبر الهالة دون تغيير في سرعتها.
لكن الغاز تصرف بشكل مختلف. كان الغاز هيدروجينًا محايدًا إلى حد كبير ، ومنتشرًا جدًا ، وتباطؤه مع هالة درب التبانة أبطأه إلى حد كبير. هذا خلق الإزاحة بين التيارين.
قارن الفريق بين المواقع الحالية لتيارات الغاز والنجوم. من خلال مراعاة كثافة الغاز ، وأيضًا كم كانت الغيوم موجودة في الهالة ، يمكنهم بعد ذلك تقدير كثافة الهالة نفسها.
عندما فعلوا ذلك ، أظهرت نتائجهم أنه يمكن حساب المادة الباريونية المفقودة في الاكليل. أو على الأقل جزء كبير منه يمكن. إذن ما هي النتيجة النهائية لكل هذا العمل؟
يبدو أن كل هذا العمل يؤكد أن كلا من سحابة ماجلان الكبيرة والصغيرة تتوافق مع نظريتنا التقليدية لتكوين المجرات.
حل اللغز. أحسنت ، أيها العلم.
