أليست المجرات الحلقية القطبية نادرة جدًا؟

يقود باحثو كوينز اكتشاف اثنين من المجرات الحلقية القطبية المحتملة.

حدد فريق دولي من علماء الفلك، بما في ذلك باحثون من جامعة كوينز، مجرتين قطبيتين محتملتين، وفقًا للنتائج المنشورة في 13 سبتمبر. الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.

قام الباحثون في كوينز ناثان تيك وكريستين سبيكنز (الفيزياء والفيزياء الهندسية وعلم الفلك) بتحليل البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام التلسكوب الذي يمتلكونه ويديرونه. CSIRO، المعهد الوطني للعلوم في أستراليا. كجزء من التلسكوب الراديوي ASKAP التابع لـ CSIRO، فإنه ينظر إلى خرائط السماء لغاز الهيدروجين في أكثر من 600 مجرة. تعداد والابيوحددوا اثنين من المجرات الحلقية القطبية المحتملة، وهو نوع من المجرات التي تظهر حلقة من النجوم متعامدة مع قرصها الحلزوني الرئيسي.

“تعد المجرات الحلقية القطبية من أكثر المجرات روعة في الكون. وتشير هذه النتائج إلى أن ما بين 1 إلى 3% من المجرات القريبة قد تحتوي على حلقات قطبية غازية، أكثر بكثير مما تقترحه التلسكوبات البصرية.

— دكتور. ناثان تك، باحث، قسم الفيزياء والفيزياء الهندسية وعلم الفلك، جامعة كوينز، كندا، والمؤلف الرئيسي للدراسة

السياق التاريخي والآثار

على الرغم من أن هذه ليست المرة الأولى التي يلاحظ فيها علماء الفلك مجرات ذات حلقة قطبية، إلا أنها كانت الأولى التي يتم ملاحظتها باستخدام تلسكوب ASKAP الموجود في مرصد مورشيسون لعلم الفلك الراديوي التابع لـ CSIRO، Inyarrimanha Ilgari Bundara، في منطقة Wajari Yamaji في غرب أستراليا.

تشير هذه الاكتشافات الجديدة في الغاز وحده إلى أن المجرات الحلقية القطبية قد تكون أكثر شيوعًا مما كان يُعتقد سابقًا.

“تعد هذه النتائج مثالًا رائعًا على القيمة الهائلة لرسم خرائط السماء بشكل أعمق وأوسع من أي وقت مضى. إنها الصدفة المثالية: لقد اكتشفنا أشياء لم نتوقعها بالتأكيد.

— دكتور. كريستين سبيكنز، أستاذة (بالتعيين من الكلية العسكرية الملكية)، قسم الفيزياء والفيزياء الهندسية وعلم الفلك، جامعة كوينز، كندا

فهم كيفية تشكل المجرات

إن المزيد من الدراسة لهياكل الحلقات القطبية ستساعدنا على فهم كيفية تشكل المجرات بشكل أفضل. على سبيل المثال، إحدى الفرضيات الرئيسية لتفسير أصل الحلقات القطبية هي اندماج مجرة ​​أكبر “تبتلع” مجرة ​​أصغر. إذا كانت المجرات الحلقية القطبية أكثر شيوعًا مما كان يُعتقد سابقًا، فهذا يعني أن عمليات الاندماج هذه تحدث بشكل متكرر أكثر.

في المستقبل، يمكن أيضًا استخدام المجرات الحلقية القطبية لتعميق فهمنا للكون، مع تطبيقات محتملة في أبحاث المادة المظلمة. ومن الممكن استخدام الحلقات القطبية لدراسة شكل المادة المظلمة للمجرة المضيفة، مما قد يؤدي إلى أدلة جديدة حول الخصائص الغامضة للمادة المراوغة.

“تكشف عمليات رصد ASKAP الجديدة عن هياكل مفاجئة تشبه الحلقات حول مجرات حلزونية تبدو طبيعية، مما يشير إلى أن تراكم الغاز من خلال التفاعلات مع المجرات الفرعية الغنية بالغاز هو أكثر شيوعًا مما كنا نعتقد سابقًا. سيكون Wallaby مصدرًا مثيرًا للكشف عن العديد من المجرات مثل هذه الأنظمة في المستقبل.”

— البروفيسور ليستر ستافيلي سميث، المحقق الرئيسي المساعد والابي والمدير التنفيذي المؤقت. إيكرار

تصور المجرات الحلقية القطبية

واستخدم جاين إنجليش، عضو فريق بحث والابي وخبير التصوير الفلكي في جامعة مانيتوبا، مزيجًا من البيانات البصرية والراديو من التلسكوبات المختلفة لإنشاء الصور الأولى لهذه المجرات الحلقية القطبية الغازية. أولا، قدمت البيانات البصرية والأشعة تحت الحمراء من تلسكوب سوبارو في هاواي صورة للقرص الحلزوني للمجرة. وفي وقت لاحق، تمت إضافة حلقة الغاز بناءً على بيانات من مسح WALLABY، وهو مشروع دولي يستخدم التلسكوب الراديوي ASKAP التابع لـ CSIRO للكشف عن انبعاث الهيدروجين الذري من حوالي نصف مليون مجرة.

“يوفر التلسكوب الراديوي ASKAP الخاص بنا سيلًا من البيانات ونحن مستعدون لذلك. باستخدام ASKAP، سيوفر مشروع Whole Wallaby أكثر من 200 ألف مجرة ​​غنية بالهيدروجين مع العديد من الأجسام غير العادية، مثل الحلقات القطبية، والتي يمكن استخدامها لدراسة شكل وتوزيع هالات المادة المظلمة.

— دكتور. باربل كوريبالسكي, كبير علماء الأبحاث الرئيسيين، CSIRO

هذه الصورة وغيرها من تكوينات الصور الفلكية كلها مختلطة لأنها تحتوي على معلومات لا يمكن لأعيننا التقاطها. في هذه الحالة بالذات، تم اكتشاف مكون غاز الهيدروجين البارد، غير المرئي للعين البشرية، في “ضوء” الراديو باستخدام ASKAP الخاص بـ CSIRO. يمثل التدرج اللوني الدقيق للحلقة الحركات المدارية للغاز، مع تدرجات أرجوانية في الأسفل تتتبع تحرك الغاز نحو المشاهد مع تراجع الجزء العلوي. وبالتعاون مع البروفيسور توم جاريت (جامعة كيب تاون، جنوب أفريقيا)، تم فصل الانبعاث من الحلقة عن الانبعاث الراديوي من قرص المجرة باستخدام أدوات الواقع الافتراضي.

“يسعدني العمل مع هذا الفريق المتنوع والمتعاون. لقد تمكنا من العمل مع البيانات التي توضح أفضل مرحلة لقنوات السرعة المكافئة لمحطات الراديو الموجودة على جهاز استقبال الراديو القديم الخاص بك. يسمح ثراء بيانات السرعة بتخصيص ألوان متعددة لهذا المركب للكشف بمهارة عن الحركة التي تحدث داخل الحلقة القطبية. إن رقصة الغاز وتصميمه جميلان، وحركة هذا الغاز تعطينا بعض الأدلة حول كيفية تشكل المجرات.

— دكتور. جايان إنجليش، قسم الفيزياء وعلم الفلك، جامعة مانيتوبا

اجتمع أكثر من 25 متعاونًا عالميًا من كندا وأستراليا وجنوب إفريقيا والإكوادور وبوركينا فاسو وألمانيا والصين وخارجها لتحليل البيانات من أول إصدار للبيانات العامة لاستطلاع WALLABY، مما أدى إلى الورقة المنشورة حديثًا.

الخطوة التالية للفريق هي تأكيد اكتشاف المجرات الحلقية القطبية من خلال عمليات رصد إضافية باستخدام مجموعة متنوعة من التلسكوبات، بما في ذلك التلسكوب الراديوي ميركات في جنوب أفريقيا.

“واحدة من أكثر النتائج إثارة لمسح كبير مثل WALLABY، والذي سيمسح جزءًا كبيرًا من السماء الجنوبية لإجراء أكبر إحصاء للهيدروجين الذري المحايد على الإطلاق، هو العثور على ما هو غير متوقع – هذه المجرات غير العادية ذات حلقات الغاز الجميلة هي أمثلة مثالية لـ هذا.”

— الأستاذة المساعدة باربرا كاتينيلا، الباحثة الرئيسية المشاركة في الدراسة والابي. إكرار، جامعة غرب أستراليا

المرجع: “مسح WALLABY التجريبي: N Deg، R Palleske، K Spekkens، J Wang، T Jarrett، J English، X Lin، J Yeung، JR Mould، B Catinella، H Possible Polar Ring Galaxies NGC 4632 و NGC 6156 ″ Tenes. ، A Elagali، P-Q Farr، P Campuis، PS Koribalski، K Lee-Waddell، C Murugesan، SO، J Rhee، P Serra، T Westmeier، OI Wong، K Becky، A Bosma، C Carignan، PW Holverda and N Yu، 13 سبتمبر 2023, الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
دوى: 10.1093/منراس/ستاد2312