درب التبانة تلتقي المرأة المسلسلة

كيف يمكن أن تندمج مجرتنا وجارتها العملاقة في مجرة واحدة على مدى مليارات السنين

خطوة بخطوة

جارتان عملاقتان

المرأة المسلسلة أبعد شيء يستطيع معظم الناس رؤيته بالعين المجردة: في ليلة مظلمة تبدو لطخة باهتة في كوكبة المرأة المسلسلة. الضوء الذي نراه غادرها قبل نحو 2.5 مليون سنة. تمتد على ستة أضعاف عرض البدر، وإن كانت العين لا ترى إلا مركزها الساطع.

كلتاهما مجرة حلزونية: أقراص مسطحة من النجوم والغاز تدور حول انتفاخ ساطع، وتلفها هالة من المادة المظلمة أكبر منها بكثير. مع تلك المادة المظلمة تزن كل منهما نحو تريليون شمس. الشمس معلَّمة هنا، على بعد نحو 26,000 سنة ضوئية من مركز مجرتنا.

مقيس من الأرض

ضوء المرأة المسلسلة منزاح نحو الأزرق: إنها تقترب منا بسرعة 301 كم/ث. معظم ذلك ناتج عن حركة الشمس نفسها حول مجرتنا؛ أما نحو مركز مجرتنا فتقترب المرأة المسلسلة بنحو 115 كم/ث.

السرعة على امتداد خط نظرنا سهلة القياس من انزياح ضوء المجرة. أما السرعة عبر السماء فليست كذلك: على بعد المرأة المسلسلة لا تحرّكها حتى 100 كم/ث جانبية إلا أقل من جزء من مليون من الدرجة في قرن. قاس هابل ثم تلسكوب غايا الفضائي هذا الانجراف بتتبع نجومها أمام مجرات أبعد بكثير لسنوات.

هذه السرعة الجانبية تحسم كل شيء. لو كانت صفرًا لسقطت المجرتان إحداهما في الأخرى مباشرة. إنها صغيرة لكنها ليست صفرًا، ولا تُعرف بدقة بعد، لذلك لا يستطيع أحد أن يجزم بمدى قرب مرورهما. هذه هي المرأة المسلسلة كما نراها، وقرصها مائل بشدة نحونا.

رمية عملة

هذه عشرات المستقبلات التي تسمح بها القياسات، كل منها مسار المرأة المسلسلة خلال العشرة مليارات سنة المقبلة. في نحو نصفها تندمج المجرتان، وفي البقية تمران على مسافة ولا تلتقيان أبدًا.

في عام 2025 تتبّع فلكيون العشرة مليارات سنة المقبلة للمجموعة المحلية في آلاف المحاكاة، بدأت كل منها من قيم مختلفة ضمن أخطاء القياس: كتل المجرات ومسافاتها وحركاتها. اندمجت درب التبانة والمرأة المسلسلة خلال هذه المدة في نحو نصفها فقط، وغالبًا بعد نحو 7.6 مليار سنة من الآن.

للرفيقتين الأكبر دور أيضًا. مجرة المثلث، بسقوطها في المرأة المسلسلة، تجعل الاندماج أرجح؛ وسحابة ماجلان الكبرى، التي يقطع مدارها مدارهما بزاوية قائمة، تجعله أقل ترجيحًا. تتبع القصة مستقبلًا واحدًا تندمجان فيه. قياسات أدق، ولا سيما لحركة المرأة المسلسلة الجانبية، ستحسم أيها الصحيح.

مجرة صغيرة تسقط

تبعد سحابة ماجلان الكبرى 160,000 سنة ضوئية وتُرى بسهولة بالعين المجردة من نصف الكرة الجنوبي. ومع مادتها المظلمة تبلغ كتلتها أكثر من عُشر كتلة درب التبانة. وبينما تتحرك عبر هالة مجرتنا تجمع خلفها أثرًا من المادة المظلمة يشدها إلى الوراء: إنه الاحتكاك الديناميكي، الكابح نفسه الذي سيجلب المرأة المسلسلة.

تمزقها قوى المد وهي تسقط، فتنتشر نجومها في درب التبانة، كما انتشرت نجوم كثير من المجرات الأصغر التي ابتُلعت قبلها. طريقة تمزقها مرسومة هنا: وحدها المحاكاة التي تتبع جذب كل نجم لكل نجم آخر تستطيع إظهارها بالتفصيل.

رفيقة المرأة المسلسلة

مجرة المثلث ثالث أكبر مجرة في المجموعة المحلية، حلزونية عرضها أكثر قليلًا من نصف عرض درب التبانة، على بعد 2.8 مليون سنة ضوئية منا. ومثل المرأة المسلسلة، بالكاد تُرى بالعين المجردة تحت سماء شديدة الظلمة. ويبدو أنها تسقط نحو المرأة المسلسلة للمرة الأولى.

جذبها مهم لمستقبلنا نحن أيضًا. فبسقوطها في المرأة المسلسلة تشدها جانبًا، وفي محاكاة الدراسة جعل ذلك الاندماج مع درب التبانة أرجح. وهنا أيضًا رُسمت طريقة تمزق نجومها وانتشارها في المرأة المسلسلة.

الاقتراب

الزمن مُسرَّع: على مدى مليارات السنين تسقط المجرتان إحداهما نحو الأخرى، أسرع فأسرع، بفعل جاذبيتهما المتبادلة. تكبر المرأة المسلسلة في سماء ليلنا.

معظم ما يجذبهما هو المادة المظلمة: هالة كل مجرة منها أثقل من نجومها بعدة مرات وتمتد مئات الآلاف من السنين الضوئية. وحين تتداخل الهالتان تكبح إحداهما الأخرى، وهذا ما يبطئ المجرتين بما يكفي لتندمجا.

من الأرض ستبدو المرأة المسلسلة أكبر وأسطع شيئًا فشيئًا حتى تملأ جزءًا كبيرًا من السماء، وقرصها مائل كما نراه اليوم. لكن الشمس ستكون قد تغيرت بحلول ذلك الوقت: بعد نحو خمسة مليارات سنة تبدأ بالانتفاخ لتصبح عملاقًا أحمر.

المرور الأول

كل مجرة تجذب الجانب القريب من الأخرى أقوى من جانبها البعيد فتمطّها. ومدى تمزق القرص يعتمد على اتجاه دورانه: قرص المرأة المسلسلة يدور في اتجاه مدارهما نفسه، فتُسحب نجومه الخارجية وتُقذف بعيدًا، بينما يصمد قرص درب التبانة، الذي يدور عكسه، أكثر.

تعبر المجرتان هالات المادة المظلمة لبعضهما، فتكبحهما وتسلبهما السرعة. ونجومهما لا تكاد تتصادم أبدًا: إنها متباعدة جدًا حتى إنه عندما تتداخل مجرتان كاملتان يكون اصطدام نجمين نادرًا للغاية.

تتباعدان ثم تعودان

لولا كبح المادة المظلمة لأمكنهما أن تتباعدا كثيرًا مرة أخرى. ومعه يسلب كل مرور مزيدًا من طاقة مدارهما، فيأتي المرور التالي أبكر وأقرب. في محاكاة الدراسة جاءت معظم الاندماجات في المرور الثاني.

في الأثناء تهدأ الأقراص المضطربة قليلًا، لكن النجوم التي قُذفت في المرور الأول تواصل الانجراف إلى الخارج، مكوّنة تيارات وقشورًا باهتة حول المجرتين، مثل تلك التي يراها الفلكيون حول كثير من المجرات التي التقت بأخرى.

الاندماج

حين تندمج المجرتان يتغير الجذب المؤثر في كل نجم بسرعة، فيحوّل دورانها المنتظم إلى حلقات في كل الاتجاهات. تتصادم سحب الغاز وقد تطلق موجة من النجوم الجديدة، والغاز الساقط نحو المركز قد يغذي الثقبين الأسودين، اللذين يغوصان معًا مع الوقت ويندمجان أيضًا.

الثقب الأسود في درب التبانة، القوس A*، يزن نحو أربعة ملايين شمس، وثقب المرأة المسلسلة نحو مئة مليون. نهاية الاندماج مرسومة هنا وفق ما تظهره المحاكاة الكاملة، لأن النجوم المعروضة هنا لا يجذب بعضها بعضًا.

مجرة واحدة

بعد بضع مئات من ملايين السنين تصبح المجرتان مجرة واحدة مستديرة من نجوم قديمة بلا أذرع حلزونية: مجرة إهليلجية تُسمى أحيانًا ميلكوميدا.

المجرات الإهليلجية شائعة بين أكبر المجرات التي نراها، ويُعتقد أن كثيرًا منها تشكّل في اندماجات كهذا. ومع قلة الغاز المتبقي لا يولد إلا القليل من النجوم الجديدة، وعلى مدى مليارات السنين يحمرّ ضوء المجرة كلما ماتت نجومها الزرقاء الساطعة.

سحابة ماجلان الكبرى ومجرة المثلث جزء منها، وقد تلحق بهما كثير من المجرات الأصغر في المجموعة المحلية. وبحلول ذلك الوقت ستكون المجرات خارج المجموعة قد ابتعدت أكثر، يحملها تمدد الكون.

أين تنتهي الشمس

تنجو الشمس من الاندماج، كما ينجو كل نجم تقريبًا. في هذا المستقبل تنتهي أبعد عن مركز المجرة الجديدة مما هي اليوم عن مركز مجرتنا.

تتفق محاكاة الاندماج على أن الشمس ستُحمل على الأرجح إلى الخارج، وإن كان تحديد مكانها بالضبط مستحيلًا. لن تقترب النجوم المجاورة بما يكفي لإزعاج الكواكب: حتى أثناء اندماج المجرتين تبقى النجوم على بعد تريليونات الكيلومترات بعضها من بعض.

بحلول ذلك الوقت لن تكون الشمس النجم الذي هي عليه الآن. بعد نحو 7.6 مليار سنة تبلغ أكبر حجم لها عملاقًا أحمر، ثم تنفث طبقاتها الخارجية وتصبح قزمًا أبيض، جمرة خافتة بحجم الأرض، تواصل دورانها في المجرة الجديدة.