جاسينتا ديلهايز، جامعة كيب تاون

لقد تم اكتشاف مجرتين راديويتين عملاقين باستخدام تلسكوب MeerKAT القوي في جنوب إفريقيا، الموجود في منطقة Karoo، وهي منطقة شبه قاحلة في جنوب غرب البلاد. تحصل المجرات الراديوية على اسمها من حقيقة أنها تطلق حزماً ضخمة، أو “نفاثات”، من ضوء راديوي. ويحدث ذلك من خلال التفاعل بين الجسيمات المشحونة والمجالات المغناطيسية القوية المرتبطة بالثقوب السوداء الهائلة في قلوب المجرات.

إن هذه المجرات العملاقة أكبر بكثير من معظم المجرات الأخرى في الكون ويعتقد أنها جداً. وعلى الرغم من وجود ملايين المجرات الراديوية، فقد تم العثور على حوالي 800 فقط من المجرات العملاقة. لقد كانت هذه المجموعة من المجرات مخفية عنا في السابق بسبب قيود التلسكوبات الراديوية. لكن تلسكوب MeerKAT سمح باكتشافات جديدة لأنه يمكنه اكتشاف الضوء الخافت والمنتشر الذي لم تتمكن التلسكوبات السابقة من فعله.

يقدم اكتشافنا، الذي نُشرفي الإعلام الشهري للجمعية الملكية الفلكية، لعلماء الفلك مزيداً من الأدلة حول كيفية تغير المجرات وتطورها عبر التاريخ الكوني. إنها أيضاً طريقة لفهم كيف يمكن أن تستمر المجرات في التغيير والتطور – وحتى معرفة كيف يمكن أن تحصل المجرات الراديوية القديمة.

لقد تم رصد المجرات الراديوية العملاقة في خرائط راديو جديدة للسماء تم إنشاؤها بواسطة أحد الاستطلاعات الأكثر تقدماً للمجرات البعيدة. وقد ضم الفريق العامل على ذلك علماء فلك من جميع أنحاء العالم بما في ذلك جنوب أفريقيا والمملكة المتحدة وإيطاليا وأستراليا. يُطلق عليه المسح الدولي للاستكشاف خارج المجرات المتدرج (MIGHTEE)، وهو يتضمن البيانات التي تم جمعها بواسطة تلسكوب MeerKAT اللاسلكي الرائع في جنوب إفريقيا. يتكون تلسكوب MeerKAT من 64 هوائياً وطبقاً، وبدأت في جمع البيانات العلمية في أوائل عام 2018. وسيتم دمجها في نهاية المطاف في مصفوفة الكيلومتر المربع، وهو مشروع تلسكوب راديوي حكومي دولي بقيادة أستراليا وجنوب إفريقيا.

المجرات المعنية على بعد عدة مليارات من السنين الضوئية سمح لنا اكتشاف نفاثات وفصوص هائلة في خريطة MIGHTEE بتحديد الأجسام بثقة على أنها مجرات راديو عملاقة.

ويعني اكتشافهم أن فهماً أوضح للمسارات التطورية للمجرات قد بدأ في الظهور. وهذا دليل محير على احتمال وجود عدد كبير من المجرات الراديوية العملاقة الخافتة والممتدة للغاية. قد يساعدنا هذا في فهم كيف تصبح المجرات الراديوية ضخمة جداً وأي نوع من الخراب الذي يمكن للثقوب السوداء الهائلة أن تعيثها بمجراتها.

ما الجديد؟

العديد من المجرات لديها ثقوب سوداء هائلة في وسطها. عندما تبدأ كميات كبيرة من الغاز بين النجوم في الدوران وتسقط في اتجاه الثقب الأسود، يصبح الثقب الأسود “نشطاً”: يتم إطلاق كميات هائلة من الطاقة من هذه المنطقة من المجرة.

في بعض المجرات النشطة، تتفاعل الجسيمات المشحونة مع الحقول المغناطيسية القوية بالقرب من الثقب الأسود وتطلق حزماً ضخمة أو “نفاثات” من الضوء الراديوي. يمكن أن تكون النفاثات الراديوية لما يسمى بـ “المجرات الراديوية” أكبر بعدة مرات من المجرة نفسها ويمكن أن تمتد لمسافات شاسعة في الفضاء بين المجرات. فكر فيها كدفقات من الماء من انف الحوت، عمود رفيع يمتد إلى عمود غائم في النهاية.

لقد وجدنا هذه المجرات الراديوية العملاقة في منطقة من السماء تبلغ حوالي أربعة أضعاف مساحة البدر. واستناداً إلى ما نعرفه حالياً عن كثافة المجرات الراديوية العملاقة في السماء، فإن احتمال العثور على اثنتين منها في منطقة بهذا الحجم صغير للغاية – 0.0003٪ فقط. لذلك، فمن المحتمل أن المجرات الراديوية العملاقة – تلك التي تنبعث منها الحزم، أو نفاثات الضوء الموصوفة أعلاه – قد تكون في الواقع أكثر شيوعاً مما كنا نعتقد سابقاً.

إن هذه ليست المجرات الراديوية الأولى التي اكتشفها علماء الفلك. فقد تم بالفعل تحديد مئات الآلاف منها. لكن حوالي 800 فقط لديها نفثات راديوية أكبر من 700 كيلو فرسخ في الحجم، أو حوالي 22 ضعف حجم مجرة درب التبانة. وتسمى هذه الأنظمة الهائلة حقا “المجرات الراديوية العملاقة”.

تمتد اكتشافاتنا الجديدة إلى خلال أكثر من 2 ميغا فرسخ: حوالي 6.5 مليون سنة ضوئية أو حوالي 62 ضعف حجم مجرة درب التبانة. ومع ذلك فهي أخفت من غيرها من نفس الحجم. وهذا ما يجعل رؤيتها أكثر صعوبة.

الأدلة

نحن نعتقد أن العديد من المجرات مثل هذه يجب أن تكون موجودة، بسبب الطريقة التي نعتقد أن المجرات يجب أن تنمو وتتغير طوال مدار حياتها. وهذا سؤال واحد نأمل أن يساعد هذا الاكتشاف في الإجابة عليه: كم يبلغ عمر المجرات الراديوية العملاقة وكيف أصبحت هائلة جداً؟

الآن، تجعل تقنية التلسكوب من الممكن اختبار هذه النظريات وغيرها. تلسكوب ميركات هو الأفضل من نوعه في العالم بسبب حساسية التلسكوب غير المسبوقة للضوء الراديوي الخافت والمنتشر. إن هذه القدرة هي التي جعلت من الممكن بالنسبة لنا الكشف عن المجرات الراديوية العملاقة. يمكننا أن نرى ميزات لم نلاحظها من قبل: نفاثات راديو واسعة النطاق قادمة من المجرات المركزية، بالإضافة إلى فصوص غامضة تشبه السحابة في نهاية الطائرات.

لطالما كانت حقيقة أن عدداً قليلاً جداً من المجرات الراديوية العملاقة غامضة بعض الشيء. يُعتقد أن المجرات العملاقة هي أقدم المجرات الراديوية، والتي وُجدت لفترة طويلة بما يكفي (عدة مئات من الملايين من السنين) لتنمو نفاثاتها الراديوية إلى الخارج إلى هذه الأحجام الهائلة. إذا كان هذا صحيحاً، فيجب أن يوجد عدد أكبر من المجرات الراديوية العملاقة مما هو معروف حالياً. وهذا أمر مهم لأن النفاثات الراديوية يمكن أن تؤثر على تكوين نجوم المجرة المضيفة. وبشكل أساسي، فقد “يقتلون” مجرتهم عن طريق تفجير كل الغازات ومنع تكون نجوم جديدة.

---

إقرأ المزيد:
المجرات الراديوية: “وحوش” الكون الغامضة والسرية

---

سيستمر مسح MIGHTEE، ونأمل في اكتشاف المزيد من هذه المجرات العملاقة أثناء تقدمها. نتوقع أيضاً العثور على المزيد مع مصفوفة الكيلومتر المربع: من المقرر أن يبدأ إنشاء هذا التلسكوب العابر للقارات في جنوب إفريقيا وأستراليا في عام 2021 ويستمر حتى عام 2027. ويمكن أن تبدأ ملاحظات التكليف العلمي في وقت مبكر من عام 2023.

ومن المتوقع أيضاً أن تكشف مصفوفة الكيلومتر المربع عن مجموعات أكبر من المجرات الراديوية، مما يحدث ثورة في فهمنا لتطور المجرات.

جاسينتا دلهايز، زميلة ساراو لأبحاث ما بعد الدكتوراه، جامعة كيب تاون

يتم إعادة نشر هذه المقالة من شبكة The Conversation تحت ترخيص المشاع الإبداعي. قراءة المادة الأصلية.