يجلس الخزّاف إلى دولابه، وحركات يديه الأولى ترسم مصير الإناء القادم. إذا بقي كتلة الطين مسطّحة وواسعة، فسيدور طويلًا، جامعًا الكتلة والحرارة. أما إذا ضغطها الخزّاف كرةً كثيفة، تباطأ الدولاب وتصلّب الإناء سريعًا. وهكذا المجرات: بعضها يعيش مليارات السنين أقراصًا زرقاء تولّد النجوم، وبعضها يتجمّد كرات مجسّمة حمراء لم تُولد فيها النجوم منذ زمن طويل. فما الذي يدفع المجرة إلى تغيير شكلها والتوقف عن ولادة النجوم؟ هذا السؤال يشغل علماء الفيزياء الفلكية منذ عدة عقود.
ظلّت الاندماجات المجرّية المشتبه به الرئيسي لفترة طويلة. فحين تصطدم مدينتان نجميتان، تتحطّم أقراصهما وتختلط، ويتوهّج الغاز في المركز مغذّيًا الثقب الأسود فائق الكتلة. يطلق الثقب الأسود طاقة، فيُكنس الغاز، وتخمد المجرة. لكن ثمة إشكال: الاندماجات تزيد حجم المجرة، بينما المجرات الساكنة عند الكتلة نفسها تكون أصغر حجمًا من المجرات الولودة للنجوم. إذن لا بد من آلية أخرى تربط الشكل بالسكون. وقد تتبّع الباحثون في العمل الجديد تطوّر أكثر من ألفي مجرة في محاكاة EAGLE بحثًا عن هذه الآلية.
تبيّن أنه حتى لحظة معينة تبدو المجرات الساكنة مستقبلًا والمجرات الولودة للنجوم مستقبلًا متشابهة. فشكلها ودورانها لا يمكن تمييزهما. لكن قبل نحو 8–10 مليارات سنة تفترق مساراتهما، ويتزامن هذا الافتراق مع بداية توقف تشكّل النجوم. أما الفرق في حجم الثقب الأسود وكتلته فيظهر أبكر من ذلك. ثم حدّد الباحثون أربع قنوات يتحكم بها شكل المجرة في سكونها.
القناة الأولى هي الاندماجات. فهي تزيد الحجم وتخمد الدوران وتجعل المجرة أكثر استطالة وتنمّي الثقب الأسود الذي يُخمد بعدها تشكّل النجوم. والقناة الثانية هي نمو الثقب الأسود نفسه. فإذا أخذنا مجرات لها التاريخ نفسه من الاندماجات، وجدنا أن المضغوطة ذات القرص الصغير تنمّي ثقبها الأسود أسرع وتخمد أكثر. والعلاقة بين نسبة القرص وكتلة الثقب الأسود عكسية وقوية: معامل الارتباط نحو سالب 0.5. والقناة الثالثة هي الحجم. فعند تساوي كتلتي النجوم والثقب الأسود، تكون المجرات الساكنة مستقبلًا أصغر بنسبة 20–60 بالمئة، أي أن التغذية الراجعة من الثقب الأسود فيها أكثر فاعلية. والقناة الرابعة هي عدم الاستقرار القرصي الممتد عبر العصور. فالقرص المسطّح المضغوط ينحني تلقائيًا متحولًا إلى منظومة مستطيلة، من دون أن يجمع كتلة نجمية تُذكر. وتُسهم هذه القناة بنحو نصف المجرات المستطيلة عند كتلة تقارب 40 مليار كتلة شمسية.
يُظهر العمل أن شكل المجرة ليس نتيجة سلبية لتاريخها، بل لاعبًا فاعلًا. فهو يتحكم في نمو الثقب الأسود وفي توقف تشكّل النجوم. وهذا مهم للنماذج شبه التحليلية: فإعادة إنتاج الفرق المرصود في الأحجام بين المجرات الساكنة والمجرات الولودة للنجوم تتطلب مراعاة صريحة لاعتماد نمو الثقب الأسود على بنية المجرة. والخطوة التالية هي اختبار هذه التنبؤات على الأرصاد، مثل بيانات المجرات المضغوطة الضخمة في الكون المبكر والمجرات المستطيلة في الكون المحلي.
في محاكاة EAGLE، يمكن لمجرات كتلتها قريبة من 10^10.6 كتلة شمسية، لم تخضع قط لاندماجات كبيرة، أن تتحوّل من قرص مسطّح إلى «سيجار» مستطيل بفعل عدم استقرار داخلي، مع أنها لا تكاد تكسب كتلة نجمية.