لعدة قرون ، كان الفلكيون يدرسون درب التبانة من أجل الحصول على فهم أفضل لحجمها وبنيتها. وبينما أسفرت الأدوات الحديثة عن ملاحظات لا تقدر بثمن لمجرةنا وغيرها (والتي سمحت لعلماء الفلك بالحصول على صورة عامة لما تبدو عليه) ، فإن نموذجًا دقيقًا حقًا لمجرةنا كان بعيد المنال.
على سبيل المثال ، أظهرت دراسة حديثة أجراها فريق من علماء الفلك من المرصد الفلكي الوطني التابع للأكاديمية الصينية للعلوم (NAOC) أن الهيكل الواسع لدرب التبانة مشوه تمامًا. بناءً على النتائج التي توصلوا إليها ، يبدو أن هذا التأثير يصبح واضحًا بشكل متزايد كلما ابتعد أحدهما عن القلب.
ظهرت الدراسة التي توضح نتائجهم مؤخرًا في المجلة العلمية طبيعة، بعنوان "خريطة ثلاثية الأبعاد بديهية لخطوة الالتفاف المجرة تم تتبعها بواسطة سيفيد الكلاسيكية". وقاد الدراسة شياوديان تشن من المختبر الرئيسي لعلم الفلك البصري التابع لشركة NAOC ، وتضمنت أعضاء من معهد كافلي لعلم الفلك والفيزياء الفلكية بجامعة بكين وجامعة غرب الصين العادية.
لتحليلها ، تتكون المجرات مثل درب التبانة من أقراص رقيقة من النجوم تدور حول انتفاخ مركزي مرة كل بضع مئات من ملايين السنين. في هذا الانتفاخ ، فإن قوة الجاذبية لمئات المليارات من النجوم والمادة المظلمة تجمع بين مادة المجرة وغازها. ومع ذلك ، في المناطق الخارجية البعيدة للمجرة ، لم تعد ذرات الهيدروجين التي تشكل معظم قرص الغاز محصورة في مستوى رفيع.
كما أوضح الدكتور تشين في بيان صحفي لمعهد كافلي الأخير:
“من الصعب تحديد المسافات من الشمس إلى أجزاء من قرص الغاز الخارجي في درب التبانة دون الحصول على فكرة واضحة عن شكل القرص. ومع ذلك ، فقد نشرنا مؤخرًا كتالوجًا جديدًا للنجوم الدورية المتغيرة المعروفة باسم Cepheids الكلاسيكية ، والتي يمكن تحديد المسافات بدقة تتراوح من 3 إلى 5 ٪.”
Cephieds الكلاسيكية هي فئة فرعية من المتغيرات Cephied ، وهو نوع من النجوم يلاحظ لطريقة نبضه بانتظام ، ويتفاوت في القطر ودرجة الحرارة. ينتج عن ذلك تغيرات في السطوع يمكن التنبؤ بها من حيث المدة والسعة ويجعلها مفيدة للغاية لقياس المسافات المجرية والكونية.
تعد السيفيد الكلاسيكية نوعًا خاصًا من العمالقة الصفراء الساطعة والعمالقة الفائقة التي تبلغ كتلتها من 4 إلى 20 مرة مثل شمسنا وتصل إلى 100000 مرة مضيئة. هذا يعني أن لديهم عمر قصير يدوم أحيانًا بضعة ملايين من السنين فقط قبل استنفاد وقودهم. كما أنهم يعانون من نبضات يمكن أن تستمر لأيام أو حتى شهر ، مما يجعلها موثوقة جدًا لقياس المسافات إلى المجرات الأخرى.
وكما قال الدكتور شو وانغ ، من معهد كافلي لعلم الفلك والفيزياء الفلكية والمؤلف المشارك في الورقة:
“يخفي الغبار الكثير من درب التبانة ، مما يجعل من الصعب قياس المسافات إلى النجوم. لحسن الحظ ، يمكن أن تلتف الملاحظات على الأطوال الموجية الطويلة للأشعة تحت الحمراء لهذه المشكلة.”
من أجل دراستهم ، قام الفريق بتأسيس نموذج قرص Galactic 3D ثلاثي الأبعاد استنادًا إلى مواقف 1339 Cephieds الكلاسيكية. من هذا ، تمكنوا من تقديم دليل قوي على أن القرص المجري ليس متماشيًا مع مركز المجرة. في الواقع ، عند النظر إليه من الأعلى ، سيظهر قرص درب التبانة على شكل حرف S ، مع انحناء أحد الجانبين للأعلى والآخر للأسفل.
قال البروفيسور ريتشارد دي جريج ، الأستاذ بجامعة ماكواري ، وهو أحد كبار المؤلفين المشاركين في الورقة:
"إلى حد ما لمفاجأتنا ، وجدنا أنه في 3D ، يتتبع كل من نجوم Cepheid وقرص غاز Milky Way بعضهما البعض عن كثب. يقدم هذا رؤى جديدة حول تشكيل مجرتنا الرئيسية. ربما الأهم من ذلك ، في المناطق الخارجية لدرب التبانة ، وجدنا أن القرص النجمي الذي يشبه S يشوه بشكل لولبي ملتوي بشكل تدريجي. "
هذه النتائج تذكرنا بما لاحظه علماء الفلك من عشرات المجرات الأخرى ، والتي أظهرت أنماطًا لولبية ملتوية بشكل تدريجي. من خلال دمج نتائجهم مع تلك الملاحظات ، استنتج الباحثون أن النمط الحلزوني لدرب التبانة هو على الأرجح ناتج عن التأثير الدوراني (المعروف أيضًا باسم "عزم الدوران") على القرص الداخلي.
قدمت هذه الدراسة الأخيرة خريطة محدثة لحركات مجرتنا النجمية ، والتي ستلقي الضوء على أصول درب التبانة. ما هو أكثر من ذلك ، يمكن أن يعلم أيضًا فهمنا لتكوين المجرة وتطور الكون.
