تمكن علماء الفلك من تسجيل حدث كوني نادر وهام وهو اندماج مجموعتين من المجرات العملاقة في نظام RXC J0032.1+1808. تظهر الملاحظات التي تم إجراؤها باستخدام التلسكوبات في مرصد كيك أن عملية التوحيد قد دخلت بالفعل مرحلة نشطة. تم نشر نتائج الدراسة على خادم ما قبل الطباعة arXiv.

ما هو اندماج مجموعة المجرات؟

مجموعات المجرات هي أكبر الهياكل المرتبطة بالجاذبية في الكون. قد يكون بداخلها مئات وآلاف المجرات المغمورة في “شرنقة” مشتركة من الغاز الساخن والمادة المظلمة. تنمو هذه الأنظمة تدريجيًا، وتضيف مجموعات أصغر ومجموعات فرعية، وفقًا لمبدأ كرة الثلج.

عندما تصطدم مجموعتان ضخمتان، يحدث أحد أقوى الأحداث منذ الانفجار الكبير. تسخن كميات هائلة من الغاز إلى عشرات الملايين من الدرجات، وتنشأ فيه موجات صادمة، وتتسارع الجزيئات المشحونة إلى سرعات قريبة من الضوء، وتشكل الأشعة الكونية. تتصرف المادة المظلمة بشكل مختلف عن المادة العادية، مما يجعل مثل هذه الاصطدامات ذات قيمة خاصة لاختبار النماذج الكونية.

RXC J0032.1+1808 معروف لعلماء الفلك منذ عام 1965. هذه مجموعة “غنية”، أي نظام يحتوي على عدد كبير من المجرات وكتلة إجمالية عالية – حوالي 1.1 كوادريليون كتلة شمسية. لفترة طويلة، كانت تعتبر هادئة نسبيًا، لكن البيانات الجديدة أظهرت أن هناك اندماجًا كبيرًا كان يتكشف داخلها.

الصورة: ويتمان وآخرون. كيف تعرف العلماء على الاصطدام

استخدم الفريق، بقيادة ديفيد ويتمان، مطياف الأجسام المتعددة DEIMOS الموجود على تلسكوب كيك. تسمح هذه الأداة بقياسات متزامنة لأطياف وسرعات العديد من المجرات، وهو أمر مهم لفهم الديناميكيات الداخلية للعنقود.

لعبت ملاحظات الأشعة السينية دورًا رئيسيًا. في نطاق الأشعة السينية، يكون الغاز الساخن بين المجرات مرئيا، وهذا الغاز هو الذي يتفاعل بحساسية مع الاصطدامات. في حالة RXC J0032.1+1808، بدلاً من مركز سطوع واحد، تم العثور على قمتين منفصلتين للأشعة السينية، يفصل بينهما حوالي 1.3 مليون سنة ضوئية.

لاحظ المؤلفون: “لقد وجدنا أن شكله بالأشعة السينية ثنائي النسق، مما يشير إلى أنه في طور الاندماج”.

وفي الوقت نفسه، تظهر المجموعة في الضوء البصري أكثر سلاسة واستطالة. ويفسر هذا التناقض بحقيقة أن المجرات والمادة المظلمة تمر عبر بعضها البعض بحرية نسبية، ويصطدم الغاز الساخن ويتباطأ ويشكل “نواتين” ملحوظتين للأشعة السينية.

ووفقا لحسابات الباحثين، فقد تجاوزت المجموعتان الفرعيتان بالفعل مرحلة الاقتراب الأقرب – ما يسمى بالحضيض – وهما الآن في مرحلة التوحيد اللاحق. لقد مرت من 395 إلى 560 مليون سنة منذ الاتصال الأول.

لماذا السرعة وبقايا الراديو مهمة

تبين أن السرعة النسبية المقاسة على طول خط الرؤية صغيرة جدًا – حوالي 76 كم/ثانية. وهذا يعني أن الاصطدام يحدث بشكل أساسي في مستوى السماء، أي أننا نراه “من الجانب” وليس على طول اتجاه الاصطدام. وهذه ضربة حظ نادرة لعلماء الفلك، لأن هذه الهندسة تجعل من الممكن إعادة بناء هيكل الاندماج بشكل أكثر دقة.

يتم توفير تأكيد إضافي من خلال بقايا الراديو – وهو مصدر ممتد للانبعاثات الراديوية المرتبطة بموجة الصدمة القديمة. تنشأ مثل هذه الأجسام عندما تعمل جبهة الضغط على تسريع الإلكترونات في الغاز الساخن. في الأساس، يعد هذا “صدى” طويل الأمد للاصطدام، وقد تم الحفاظ عليه بعد مئات الملايين من السنين.

لماذا هذا مهم لعلم الفلك؟

معظم عمليات دمج المجموعات تكون إما سريعة جدًا أو في مرحلة حرجة بحيث لا يمكن ملاحظتها. في هذه الحالة، تتطور العملية ببطء نسبيًا، ويتيح اتجاه النظام دراستها خطوة بخطوة. وهذا يجعل من RXC J0032.1+1808 جسمًا قيمًا لدراسات جبهات الصدمات، وأصل الأشعة الكونية، وسلوك المادة المظلمة.

وفي المستقبل، ستساعد مثل هذه الملاحظات في اختبار سيناريوهات مختلفة لطبيعة المادة المظلمة. إذا كان قادرًا على التفاعل الذاتي، فيمكن أن يتغير توزيعه بالنسبة للغاز، وتصبح هذه التحولات ملحوظة عند مقارنة البيانات البصرية وبيانات الأشعة السينية. تعد RXC J0032.1+1808 واحدة من الحالات النادرة التي يمكن فيها التقاط مثل هذه التأثيرات مباشرة.

إقرأ المزيد