من الصعب لف رأسك في بعض الأحيان. على الرغم من أنها قد تبدو ثابتة ، إلا أن كوكب الأرض يتحرك فعليًا بسرعة متوسطة تبلغ 29.78 كم / ثانية (107200 كم / ساعة ؛ 66600 ميل في الساعة). ومع ذلك ، لا يوجد لكوكبنا أي شيء على الشمس نفسها ، والتي تنتقل حول مركز مجرتنا بسرعة 220 كم / ثانية (792000 كم / ساعة ؛ 492000 ميل في الساعة).
ولكن كما هو الحال في كثير من الأحيان مع كوننا ، فإن الأشياء تصبح أكثر إثارة للدهشة فقط كلما نظرت إليها. وفقًا لدراسة جديدة أجراها فريق دولي من الفلكيين ، تدور المجرات الأكثر ضخامة "اللولبية" في الكون مرتين أسرع من درب التبانة. ويقولون إن السبب هو الغيوم الضخمة (أو الهالات) للمادة المظلمة التي تحيط بهذه المجرات.
الدراسة التي ظهرت مؤخرا في رسائل مجلة الفيزياء الفلكيةأجراها علماء الفلك من معهد علوم تلسكوب الفضاء (STSI) ، وجامعة كيب تاون ، وكلية نيو جيرسي ، وجامعة سوينبرن للتكنولوجيا ، وجامعة ويسترن كيب ، ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا.
المجرات الحلزونية الفائقة هي ظاهرة جديدة نسبيًا بالنسبة لعلماء الفلك ، حيث تم اكتشافها فقط نتيجة للبيانات التي حصل عليها مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS) وقاعدة بيانات NASA / IPAC خارج المجرات (NED). فقط حوالي 100 معروف حتى الآن ، لكن ما لاحظناه من هذه الأشياء القليلة يظهر أن هذه الأشياء ليست أقل من استثنائية.
بالإضافة إلى كونها أكبر بكثير من درب التبانة ، فهي أيضًا أكثر سطوعًا وتحتوي على المزيد من النجوم. يبلغ قياس قطرها الأكبر حوالي 450،000 سنة ضوئية (مقارنة بدرب التبانة ، والتي تمتد إلى ما يقدر بـ 100،000 سنة ضوئية) وتبلغ كتلتها حوالي 20 مرة. وبناءً على الدراسة التي قادها باحثون من STSI ، يبدو أنهم يدورون بشكل أسرع.
من أجل دراستهم ، اعتمد الفريق على البيانات الجديدة التي تم جمعها مع التلسكوب الجنوبي الأفريقي الكبير (SALT) لقياس منحنيات الدوران لـ 23 مجرة حلزونية ضخمة معروفة. تم توفير بيانات إضافية من خلال تلسكوب Hale الذي يبلغ طوله 5 أمتار في مرصد Palomar ، في حين قدمت بعثة NASA واسعة النطاق لمسح الأشعة تحت الحمراء (WISE) بيانات حيوية عن كتل المجرات ومعدلات تكوين النجوم.
وكما قال توم جاريت من جامعة كيب تاون بجنوب أفريقيا عن الدراسة:
"يوضح هذا العمل بشكل جميل التآزر القوي بين عمليات المراقبة الضوئية والمراقبة بالأشعة تحت الحمراء للمجرات ، ويكشف عن الحركات النجمية باستخدام التحليل الطيفي SDSS و SALT ، وخصائص نجمية أخرى - ولا سيما الكتلة النجمية أو" العمود الفقري "للمجرات المضيفة - من خلال تصوير منتصف الأشعة تحت الحمراء WISE . "
ما وجدوه هو أن هذه المجرات تدور بسرعة أكبر بكثير من مجرة درب التبانة ، مع أكبر دوران بمعدل يصل إلى 570 كم / ثانية (350 ميلًا في الثانية) - أسرع بثلاث مرات تقريبًا. علاوة على ذلك ، وجد الفريق أن سرعة الدوران اللولبية الفائقة تجاوزت بشكل كبير كتلة نجومها المكونة والغاز والغبار. وهذا يتماشى مع ما لاحظه العلماء لعقود ، مما يشير إلى أن المادة المظلمة هي المسؤولة.
"اللوالب الفائقة متطرفة بالعديد من المقاييس. قال باتريك أوجل ، الباحث في STSI والمؤلف الرئيسي في الدراسة ، إنهم يحطمون الأرقام القياسية لسرعات الدوران. "يبدو أن دوران المجرة تحدده كتلة هالة المادة المظلمة ... هذه هي المرة الأولى التي نجد فيها مجرات حلزونية كبيرة بقدر ما يمكنها الحصول عليها".
في الأساس ، خلص أوغل وزملاؤه إلى أن اللوالب الفائقة محاطة بهالات مادة مظلمة أكبر من المتوسط. في الواقع ، قرر أوغل وفريقه أن أكبر هالة كانت تعادل حوالي 40 تريليون كتلة شمسية. يتوقع الفلكيون عادةً العثور على هذه المادة المظلمة حول مجموعة من المجرات ، بدلاً من واحدة.
هذه الدراسة هي دليل آخر ضد نظريات الجاذبية البديلة التي تحاول استبعاد وجود المادة المظلمة. يُعرف المثال الشائع باسم ديناميكيات نيوتن معدلة (MOND) ، والتي تقترح أنه عندما يتعلق الأمر بأكبر الهياكل الضخمة في الجاذبية الكونية (المجرات وعناقيد المجرات) تكون أقوى قليلاً مما يتوقعه نيوتن أو آينشتاين.
ومع ذلك ، لا يمكن لـ MOND حساب سرعات الدوران الملحوظة في اللوالب الفائقة ، مما يشير إلى عدم الحاجة إلى ديناميكيات غير نيوتونية. كان هناك استنتاج آخر من هذه الملاحظات هو أن اللوالب الفائقة تحتوي على نجوم أقل بكثير مما هو متوقع ، بالنظر إلى هالات المادة المظلمة الضخمة التي تحيط بها. هذا يشير إلى أن وفرة المادة المظلمة يمكن أن تمنع بالفعل تكوين النجوم في المجرات.
يقترح فريق البحث احتمالين لسبب ذلك. من ناحية ، قد يكون أن أي غاز إضافي يتم سحبه إلى المجرة يتم تسخينه من خلال الدوران السريع لدرجة أن التبريد والتجمع (وبالتالي انهيار الجاذبية) أقل احتمالا. من ناحية أخرى ، من الممكن أن يؤدي الدوران السريع للمجرة إلى تعطيل السحب الغازية مما يجعل من الصعب عليهم الاندماج والانهيار.
على الرغم من ذلك ، لا تزال اللوالب الفائقة التي تم رصدها قادرة على تجربة تكوين النجوم - بمعدل حوالي 30 كتلة شمسية في السنة (أو 30 مرة من درب التبانة). في المستقبل ، يأمل أوجل وفريقه في إجراء المزيد من الملاحظات على أمل معرفة المزيد عن حركة الغاز والنجوم داخل أقراص اللوالب الفائقة.
من المرجح أن يتم معالجة هذه الأسئلة وغيرها المتعلقة باللوالب الفائقة بواسطة أدوات الجيل التالي مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) وتلسكوب الفضاء تحت الأحمر الواسع النطاق (WFIRST). بمجرد نشرها ، ستتمكن هذه المقاريب من دراسة المزيد من اللوالب الفائقة على مسافات أكبر ، والتي ستكون في مرحلة مبكرة في
