الساعات الكيميائية للمجرة: لماذا تسرع على أطرافها؟
نسبة عنصرين كيميائيين في النجوم تشبه ساعة تَعُدّ العمر. لكن حركتها تختلف من مكان لآخر في المجرة: في النجوم الشبيهة بالشمس في تركيبها، تحتوي الصغيرة منها على إيتريوم أقل، والقديمة على أكثر. أما في النجوم الأكثر 'إثراءً' (الأغنى بالمعادن) فيتلاشى الفارق. ما هي القوى التي تضبط هذه الساعات السماوية بطرق مختلفة؟
تخيل أن النجم قدر حساء على نار هادئة. يُضاف المغنيسيوم في البداية — يظهر بسرعة بعد انفجار سوبرنوفا. أما الإيتريوم فيتكون بعد وقت طويل، خلال التخليق النووي البطيء داخل النجوم القديمة. نسبة هذه «التوابل» في الحساء تدل على مدة طهيه. في منتصف القرن العشرين، اكتشفت سيسيليا باين-غابوشكين المكونات الأساسية للنجوم، وفسّر فريد هويل ومارغريت بوربيدج كيفية نشأة العناصر الكيميائية. واستخدم الفلكيون هذه المعرفة لبناء ساعة كيميائية لقياس العمر — أحد أهم معايير تطور النجم.
شمل البحث الجديد 736 نجماً، وباستخدام التحليل الطيفي — تحليل الضوء بعد تحليله إلى ألوانه — قاس الفلكيون بدقة محتوى الإيتريوم والمغنيسيوم. وتبين أن الساعات الكيميائية ليست كونية. ففي القرص المجري الذي نعيش فيه، تدق الساعة أسرع على الأطراف: كلما ابتعدنا عن المركز، كان تغير النسبة مع العمر أكثر حدة. وفي مناطق تشكل النجوم النشطة قديماً، مثل القرص السميك، تكاد الساعات تتوقف — هناك وُلدت النجوم بسرعة كبيرة لدرجة أن الإيتريوم لم يتح له الوقت ليتراكم. كما تؤثر المعدنية (نسبة العناصر الأثقل من الهيليوم): ففي النجوم الغنية بالمعادن، تتباطأ وتيرة الساعة.
هذه النتائج مهمة لفهم تطور المجرة. فهي تظهر أن درب التبانة تشكلت بشكل غير متساوٍ: المناطق الداخلية «تشتّتت» سريعاً بعناصر السوبرنوفا، بينما تطورت المناطق الخارجية ببطء، مما سمح بتراكم نواتج العمليات النووية الطويلة. وفهم هذه الاختلافات يعين على إعادة بناء تاريخ المجرة بأكمله — من الأقراص السميكة القديمة إلى الأذرع الحلزونية الحديثة. ويُذكّرنا بالطبع أن حتى الساعات الكونية تحتاج إلى ضبط وفقاً للمكان الذي صُنعت فيه.
🎯 أقدم النجوم في درب التبانة تكاد تخلو من الإيتريوم، لكنها غنية بالمغنيسيوم. وهذا يشير إلى أنها وُلدت قبل أن تتمكن انفجارات السوبرنوفا والاحتراق البطيء في النجوم من إشباع المجرة بالعناصر الثقيلة.