استخدم الباحثون في جامعة برمنغهام الجيل الجديد من مراصد الفضاء بالأشعة السينية لدراسة المجرات الأحفورية - وهي مجموعات المجرات القديمة التي اندمجت فيها جميع المجرات الكبيرة بشكل تدريجي لتشكل مجرة عملاقة مركزية واحدة.
اكتشف الفلكيون تركيزًا ملحوظًا من المادة المظلمة والطبيعية في نوى أنظمة النجوم المعزولة هذه ، مقارنة بتوزيع الكتلة في مجموعات المجرات الطبيعية.
العديد من المجرات ، بما في ذلك درب التبانة ، تعيش في مجموعات. في بعض الأحيان يواجهون لقاءات وثيقة مع أعضاء آخرين في المجموعة. تتوقع المحاكاة الحاسوبية أن مثل هذه التفاعلات تتسبب في دوران المجرات الكبيرة ببطء نحو مركز المجموعة ، حيث يمكن دمجها لتشكيل مجرة عملاقة واحدة ، والتي تبتلع جميع جيرانها بشكل تدريجي.
نظرًا لأن العديد من مجموعات المجرات تمتلك هالات ممتدة من الغاز الساخن والمادة المظلمة ، فقد كان من المتوقع قبل عشر سنوات وجود فئة من الأنظمة يطلق عليها اسم المجموعات الأحفورية ، والتي اندمجت فيها جميع المجرات الرئيسية لتكوين مجرة عملاقة مركزية واحدة. سيكون هذا محاطًا بسحابة مشعة بالأشعة السينية من الغاز الساخن تمتد للخارج إلى العديد من أقطار نصف قطر المجرة.
عندما اكتشفنا لأول مرة الهالات الكبيرة من الغاز الساخن التي يتم فيها دمج بعض مجموعات المجرات الصغيرة جدًا ، أدركنا أن بضعة مليارات من السنين فقط من التطور الإضافي ستترك مجرة واحدة عملاقة مدمجة تجلس في مركز X ساطع قال تريفور بونمان ، زعيم مجموعة برمنغهام ، التي قامت بهذا التنبؤ ، ثم اكتشف المجموعة الأحفورية الأولى في عام 1994 ، راي هالو.
اقترحت النظريات أيضًا أن المجموعات الأحفورية التي تقع في مجموعات أكبر من المجرات قد تكون مسؤولة عن المجرات الإهليلجية العملاقة التي غالبًا ما توجد في مراكز هذه العناقيد.
لاحظ فريق برمنغهام ست مجموعات أحفورية محتملة في العامين الماضيين ، مستفيدين من الرؤية الحادة لـ NASAs Chandra X-Ray Space Observatory والحساسية العالية لـ ESAs التي تدور حول مرصد XMM-Newton للأشعة السينية. تقع المجموعات الأحفورية الست على بعد ملياري سنة ضوئية من الأرض. كان الهدف الرئيسي للفريق هو استكشاف الآليات التي يتم من خلالها تكوين المجموعات الأحفورية والمجرات الإهليلجية العملاقة.
كان مفتاح الدراسة هو توزيع المادة المظلمة في المجموعات الأحفورية. تشكل هذه المادة الغامضة أكثر من 80 في المائة من كتلة الكون ، ولكن طبيعتها غير معروفة. لم يتم اكتشاف المادة المظلمة بشكل مباشر أبدًا ، ولكن يتم الاستدلال على وجودها من خلال تأثير الجاذبية على المادة العادية.
كانت المجرة الإهليلجية الكبيرة NGC 6482 ذات أهمية خاصة للفريق ، لأنها أقرب مجموعة أحفورية معروفة ، ويمكن دراستها بتفصيل كبير. يقع هذا العملاق المعزول ، الذي يسطع بما يعادل 110 مليار شمس ، على بعد 100 مليون سنة ضوئية في كوكبة هرقل. باستخدام مطياف التصوير ChandCD Advanced CCD ، استخدم حبيب خسروشاهي وتريفور بونمان ولورنس جونز ملاحظات الغاز الساخن لتتبع توزيع المادة المظلمة في NGC 6482. يتم تسخين الغاز إلى درجة حرارة 10 مليون درجة مئوية ، ويرجع ذلك أساسًا إلى الصدمة التدفئة نتيجة لانهيار الجاذبية.
تحدث اليوم في اجتماع RAS الوطني لعلم الفلك في برمنغهام ، ووصف حبيب خسروشاهي اكتشاف تركيز كبير من المادة المظلمة في قلب NGC 6482. كما وصف خسروشاهي مثالين آخرين لتركيز كتلة عالية في المجرات الأحفورية الأكثر ضخامة والأكثر بعدًا التي درسها كل من تلسكوبات تشاندرا و XMM-Newton ، على الرغم من أن حالة NGC 6482 فريدة من نوعها ، لأنه من الممكن فحص مركز النظام بدقة أعلى.
وفقًا لخسروشاهي ، تم العثور على تركيز الكتلة في مركز مجموعات المجرات القديمة هذه ، والتي تكون في الغالب في شكل مادة مظلمة ، أعلى بشكل نموذجي بخمس مرات من مجموعات المجرات العادية ذات الكتلة المماثلة وحجم الهالة. يدعم هذا التركيز المركزي للكتلة فكرة أن المجموعات الأحفورية مثل NGC 6482 هي هياكل قديمة جدًا انهارت قبل وقت طويل من تشكيل مجموعات المجرات النموذجية. قال خسروشاهي: "إن تفسير مثل هذا التوزيع المركزي للمادة المظلمة يمكن أن يكون أن النظام يتكون في انزياح أحمر عالي جدًا عندما كان الكون صغيرًا وكثيفًا جدًا".
وأضاف أن الميزة الكبرى للمجموعات الأحفورية مقارنة بالمجموعات الطبيعية هي أنه لا يوجد تفاعل مجرة رئيسي ، يمكن أن يثير الغاز الساخن. لذلك ، توفر مختبرات مثالية لدراسة خصائص المادة المرئية في شكل غاز ونجوم بالإضافة إلى حاويتها ، المادة المظلمة.
المصدر الأصلي: RAS News Release
