عجائب المجرة الحلزونية NGC 253

تُظهر مجرة NGC 253 تأثيرًا قويًا للرياح التي تنطلق في اتجاهين معاكسين من مركزها

على الرغم من أنها مثل مجرتنا الحلزونية فان المجرة(NGC-253) تولد نجوم بمعدل أكبر بكثير من مجرتنا الحلزونية ايضا درب التبانة. تقوم هذه النجوم الشابة الضخمة وانفجاراتها العظيمة بدفع الرياح التي تلعب دورًا مهمًا في دراسة دورة حياة النجوم والمجرة. حيث استخدم العلماء تلسكوب ناسا، تشاندرا للأشعة السينية وتلسكوبات أخرى لدراسة هذه المجرة.

على كوكبنا الأرض، يمكن للرياح نقل جزيئات الغبار والحطام عبر الأرض. حيث من الممكن أن تستقر بعض رمال الصحراء الكبرى في البحر الكاريبي أو رماد بركاني من آيسلندا يتم ترسيبه في جرينلاند. يمكن للرياح أيضًا أن تؤثر بشكل كبير على البيئة والتنوع الحيوي في المجرة، تمامًا كما يحدث على الأرض، ولكن على مقياس أكبر بكثير.

يرصد تلسكوب تشاندرا باستخدام الأشعة السينية نفحات من هواءٍ وسطِ مجريّ ينطلق من مركز المجرة NGC 253 بكمية غازٍ سنويّة تقدّر بأكثر من 2 مليون كتلة أرضية حسب آخر دراسات تشاندرا الحديثة، حيث تقع هذه المجرة على بعد 11.4 مليون سنة ضوئية من الارض تصل درجات حرارة الغازِ المبعوث حتى ملايين الدرجات المئوية حيث هكذا يظهر تأثيره بالاشعة السينية.

يتم تشكيل النجوم في مجرة NGC 253 بمعدل حوالي ضعفين إلى ثلاثة أضعاف أسرع مما يحدث في مجرتنا. وبعض هذه النجوم الشابة ضخمة وتولد رياحاً عن طريق دفع الغاز بعنف من سطحها. وتنطلق رياح أكثر قوة عندما تنفجر هذه النجوم في وقت لاحق من حياتها النسبية القصيرة كمستعر أعظم، وتقذف موجات من المواد إلى الفضاء.

توفر NGC 253 للفلكيين ثغرة رئيسية لدراسة هذه المرحلة المهمة في دورة حياة النجوم. المواد التي تطرد من النجوم الشابة إلى الفضاء بين المجرات عبر مئات السنين الضوئية تحتوي على عناصر تم تشكيلها في داخلها. وتشمل العديد من هذه العناصر المسؤولة عن الحياة على الأرض، والتي تطوى في أجيال من النجوم والكواكب القادمة.

الصورة المُركّبة للمجرة بالألوان البيضاء والوردية تظهر أن هبوب الرياح يكون باتجاهات متعاكسة بالنسبة لمركز مجرتها، حيث أعلى يمين الصورة وأسفل يسارها.

قاد فريق بقيادة سيباستيان لوبيز من جامعة ولاية أوهايو في كولومبوس، ملاحظات عميقة باستخدام تلسكوب شاندرا، استغرقت أربعة أيام، لدراسة خصائص الرياح. فوجدوا أن كثافات ودرجات حرارة الغاز في الرياح هي الأعلى في المناطق التي تقل عن 800 سنة ضوئية من مركز المجرة - حيث تقل بالابتعاد أكثر عن المركز.

لكن تتعارض هذه النتائج مع نموذج قديم للرياح المُنبعثة من المجرات، حيث يقترح النموذج أن الرياح الناتجة عن المجرات مثل NGC 253 هي رياح كروية، بدلًا من ذلك تتوقع النظريّات الحديثة أن تشكيل رياح اكثر تركيزًا يجب أن يتم من خلال حلقةٍ من نجوم عملاقة موجودة بالقرب من مركز المجرة NGC 253، وهذه الحلقة تحتوي على عدد كبير جدًا من النجوم الشابة العملاقة.

تدعم طبيعة الرياح التي رصدها لوبيز وفريقه فكرة أن المجموعات النجمية العملاقة قد تكون مصدرٌ رئيسي للرياح، لكن تلك النظرية غير كاملة لأنه لا يوجد اتفاقٌ كامل بين النظرية والملاحظات، مما يشير إلى وجود فيزياء مفقود من النظرية.

وتشير ملاحظة الفريق بأن الرياح تبرد بسرعة وهي تتحرك بالابتعاد عن مركز المجرة إلى أن الرياح اصلا تقذف رياحًا باردة التي تجعل الغاز يبرد اكثر ويبطئ. يمكن أن يكون "تأثير الجرف الهوائي" هو الفيزياء الإضافية المطلوبة لتحقيق توافق أفضل بين النظرية والملاحظات.

تدعم الطبيعة المركزة للرياح التي لاحظها لوبيز وفريقه فكرة أن المجموعات النجمية العملاقة هي مصدر رئيسي للرياح. ومع ذلك، ليس هناك اتفاق كامل بين النظرية والملاحظات، مما يشير إلى وجود فيزياء مفقودة في النظرية.

تم أيضًا دراسة تركيب الرياح من الفريق، بما في ذلك كيفية توزع العناصر مثل الأكسجين والنيون والمغنيسيوم والسيليكون والكبريت والحديد عبر المجرة. ووجدوا أن هذه العناصر تتبدد بشكل أكبر كلما ابتعدنا عن مركز المجرة. ولكن لم يشاهد العلماء انخفاضًا سريعًا في كميات هذه العناصر في رياح مجرة أخرى مدروسة بشكل جيد تخضع لانفجار نجمي، التي هي مجرة M82.

سيحتاج العلماء إلى مراقبات مستقبلية للمجرات الأخرى التي تحوي رياحًا لفهم ما إذا كانت هذه الفروقات مرتبطة بالخصائص العامة للمجرات، مثل الكتل الإجمالية للنجوم التي تحتويها.