أن تَزن مجرةً، ليست بالمشكلة التي ستتعرض لها يوميًا، ولكنها حتمًا عقبة في وجه علماء الفلك. كتلة المجرة مهمة في معرفة بعض الخصائص الخاصة بها، والطرق الحالية تحتوي الكثير من عدم الدقة.

والآن، تم طرح طريقة جديدة لقياس كتلة المجرات، وبالتحديد مجرتنا. باحثون من جامعتي أريزونا وكامبريدج حاولوا حل هذه المعضلة باستخدام مجرات أصغر تحيط بدرب التبّانة كطريقة لتقدير كتلتها. جهودهم وثقت في مجلة الفيزياء الفلكية The Astrophysical Journal.

هذه المجرات التابعة تدور حول درب التبانة، وبالتالي فإن كتلة مجرتنا تؤثر بشدة على حركتها.

بالعادة، يستخدم الباحثون أماكن المجرات التابعة وسرعتها لتقدير الكتلة، لكن فريق الباحثين هذا استخدم كميّةً أخرى ولكنها مرتبطة بـ الزخم الزاوي. بما أن المجرات تتبع مدارًا إهليجيًا؛ ستختلف سرعتها بشكل طفيف تبعًا إلى موقعها إذا كانت أقرب أو أبعد. ولكن الزخم الزاوي لا يتأثر.

يقول المؤلف الرئيس Ekta Patel من جامعة أريزونا، في أحد تصريحاته: «تخيل متزلجةً على الجليد تقوم بالدوران على قدم واحدة، أثناء فتحها ليديها فإنها تدور بشكل أسرع. بكلمات أخرى فإن سرعتها تتغير، ولكن الزخم الزاوي الخاص بها يبقى ثابتًا خلال مدة العرض كاملة».

قام الفريق بحساب الحركة الكاملة ثلاثية الأبعاد لـ 50 مجرةً تابعةً لدرب التبانة وقاموا بمحاكاة ودمج هذه المعلومات مع نماذج إحصائيةً. ثم قاموا باستخدام أكوان افتراضية تحتوي على 20 ألف “مجرة مضيفة” كبدائل عن درب التبانة. هذه المجرات كانت محاطةً بـ 90 ألف مجرة تابعة.

هذه المقاربة ساعدتهم على تقدير كتلة درب التبانة على أنها 960 مليار ضعف كتلة الشمس. قال الفريق أن هذه الطريقة تحتوي على هامش خطأ أقل مقارنةً بالتقديرات السابقة لكتلة درب التبانة.

بوجود مراصد جديدة، أصبح المزيد والمزيد من المجرات الباهتة (قليلة الإضاءة) والمحيطة بدرب التبانة معروفةً للعلماء. يتمنى الفريق استخدام هذه البيانات للقيام بالمزيد من القياسات الجيدة لكتلة درب التبانة ثم لدراسة الخصائص الأخرى مثل المادة المظلمة المكونة لمجرتنا.

يقول المؤلف المساعد Gurtina Besa: «طريقتنا تمكننا من الاستفادة من القياسات المأخوذة لسرعة العديد من المجرات التابعة في الوقت ذاته للحصول على إجابات حول ما تتوقعه نظرية المادة المظلمة الباردة لكتلة هالة درب التبانة وبطريقة متينة.

من الملائم بشكل مثالي أن نستفيد من النماء الحالي الهائل في البيانات القادمة من الرصد والإمكانيات الحسابية».

قُدّم هذا البحث في اللقاء الـ 232 للجمعية الأمريكية للفيزياء الفلكية في دنفر.


  • ترجمة: أسماء الدويري
  • تدقيق: أحلام مرشد
  • تحرير: رؤى درخباني

المصدر