قام فريق دولي ببناء "توأم افتراضي" لبيئة مجرتي درب التبانة وأندروميدا، ووجد أن توزيع الكتلة المسطح، مع وجود فراغات كبيرة في الأعلى والأسفل، يوازن الجاذبية ويحل لغزًا كان محل نقاش منذ أيام إدوين هابل.
الائتمان: إيوود ويمبي والمتعاونين
تُظهر محاكاة جديدة أن المادة الواقعة خارج المجموعة المحلية مباشرةً مُرتبة في بنية مُسطحة واسعة، مع وجود مناطق فارغة كبيرة فوقها وتحتها. تُساعد هذه الهندسة الخفية في تفسير سبب تحرك المجرات القريبة على هذا النحو، على الرغم من الجاذبية القوية لمجرتي درب التبانة وأندروميدا.
توصل علماء الفلك، باستخدام محاكاة حاسوبية متقدمة، إلى أن معظم المادة في المجموعة المحلية للمجرات، التي تضم مجرتي درب التبانة وأندروميدا، مرتبة في بنية مسطحة واسعة، وليست موزعة بالتساوي في جميع الاتجاهات. وتقع مناطق شاسعة ذات محتوى ضئيل للغاية من المادة فوق وتحت هذا المستوى. ووجد الباحثون أن هذا التوزيع "المسطح" هو السبيل الوحيد لتفسير الكتلة الإجمالية لمجرتي درب التبانة وأندروميدا بدقة، فضلاً عن الحركات غير المتوقعة للمجرات المجاورة.
قبل قرنٍ تقريبًا، أثبت عالم الفلك إدوين هابل أن معظم المجرات تبتعد عن مجرة درب التبانة، وهي ملاحظةٌ بالغة الأهمية ساهمت في ترسيخ فكرة أن الكون يتوسع وبدأ بانفجارٍ عظيم. وحتى في ذلك الحين، لاحظ علماء الفلك استثناءاتٍ مهمة. فمجرة أندروميدا، على سبيل المثال، تتحرك باتجاه مجرة درب التبانة بسرعةٍ تقارب 100 كيلومتر في الثانية.
على مدى عقود، كافح العلماء لتفسير سبب ظهور معظم المجرات القريبة من مجرة درب التبانة، باستثناء مجرة أندروميدا، وكأنها تبتعد ولا تتأثر بجاذبية المجموعة المحلية (مجرة درب التبانة، ومجرة أندروميدا، وعشرات المجرات الأصغر).
تقدم المحاكاة الجديدة حلاً لهذا اللغز الذي طال أمده. فقد وجد فريق دولي من الباحثين بقيادة أود وامبا أن المادة الواقعة خارج المجموعة المحلية مباشرةً، بما في ذلك المادة المظلمة المحيطة بها، تُشكل طبقةً مسطحةً واسعةً تمتد لعشرات الملايين من السنين الضوئية. وتوجد مناطق شاسعة فارغة فوق هذه الطبقة وتحتها. وعند تضمين هذا التكوين، تتطابق نتائج المحاكاة بشكل كبير مع المواقع والسرعات المرصودة للمجرات القريبة، مما يوفر تفسيراً منطقياً لحركتها.
"نسخة افتراضية" من المجموعة المحلية
بدأت الخوارزمية من مناطق في الكون المبكر، مع توزيعات كتلية مبنية على رصد إشعاع الخلفية الكونية الميكروي. وباستخدام حاسوب فائق القدرة، تم تطوير النموذج لإعادة بناء الخصائص الحالية للمجموعة المحلية، مع كتل ومواقع وسرعات مجرتي درب التبانة وأندروميدا، ومواقع وسرعات 31 مجرة تقع خارج المجموعة المحلية مباشرةً. وكانت النتيجة محاكاة يمكن اعتبارها "توائم افتراضية" لمحيطنا الكوني.
في نتائج المحاكاة الحاسوبية مع توزيع الكتلة المتساوي، تتشابه سرعة المجرات الـ 31 المحيطة بنا مع السرعة المرصودة. تتحرك المجرات مبتعدةً عنا، على الرغم من كتلة المجموعة المحلية. يُعزى ذلك إلى أن جاذبية المجموعة المحلية، بالنسبة للمجرات القريبة ضمن المستوى، تتوازن مع كتلة المجرات الأبعد على امتداد المستوى. أما خارج المستوى، حيث نتوقع أن تتحرك المادة نحونا، فلا توجد مجرات.
ووفقًا للباحث الرئيسي أوود وامبا، فإن هذا هو أول تقدير لتوزيع وسرعة المادة المظلمة في المنطقة المحيطة بمجرة درب التبانة ومجرة أندروميدا.
"نحن نستكشف جميع التكوينات المحلية الممكنة للكون المبكر التي كان من الممكن أن تؤدي في النهاية إلى المجموعة المحلية. من الرائع أن لدينا الآن نموذجًا يتناسب مع النموذج الكوني الحالي من جهة، ومع ديناميكيات بيئتنا المحلية من جهة أخرى."
تعليقات 5
وماذا لو أخبرتكم (أنا الصغير) أن مجرة أندروميدا ليست وحدها التي تتسابق نحو الاصطدام بنا، بل الكون بأكمله؟
عندما يرصد الفلكي المجرات البعيدة، يلاحظ أن سرعة إفلاتها من مجرتنا درب التبانة (نقطة مرجعنا) تزداد كلما ابتعدت عنا، أليس كذلك؟ صحيح! ولكن في الوقت نفسه، لا ينسى الفلكي أن يخبرنا أن الرصد لا يقتصر على أعماق الفضاء فحسب، بل يمتد أيضًا (بل في الواقع - بشكل رئيسي!) إلى الماضي البعيد. لقد انطلقت تلك المجرات البعيدة مبتعدةً عنا بسرعات مذهلة - قبل 10 أو 12 أو 13 مليار سنة.
بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم...
ليس اليوم!!
لا نراهم في الوقت الفعلي.
وهم أيضاً لا يستطيعون ذلك.
لكننا نرى أنه مع مرور الوقت، أبطأت المجرات من ابتعادها عنا.
ونحن نرى (ونرى ونرى) أن المجرة المهمة الأقرب إلينا (مرة أخرى! في المكان ولكن أيضًا في الزمان) ستنهار بالفعل فوق رؤوسنا.
وختاماً، ما الذي يجب أن يحدث أيضاً حتى ندرك أننا في طريقنا إلى الانفجار التالي؟
لقد قمت بتصحيح العنوان الفرعي، لكنني لم أجد العبارة التي تحتاج إلى تصحيح في البحث السابق عن طريق الخطأ.
لم أرَ أنه تم إصلاحه.
في الفقرة الثانية: "...فوق وتحت هذا المستوى. وجد الباحثون أن هذا التوزيع "المسطح"..."
شكرا. معدل
اقتراح للتدقيق اللغوي: "وجد الباحثون"