تمكن فريق من علماء الفلك ولأول مرة من تتبع التاريخ التطوري الكامل لمجرة خارج درب التبانة عبر تحليل تركيبها الكيميائي. ومن خلال استخدام خرائط الأكسجين للمجرة الحلزونية NGC 1365 ومقارنتها بعمليات محاكاة حاسوبية، فصّل الباحثون نموها على مدار 12 مليار سنة. وتكشف النتائج، التي نُشرت في دورية Nature Astronomy، عن تكون مبكر لنواة المجرة وتطور أطرافها الخارجية عبر عمليات اندماج.
قاد علماء فلك من مركز الفيزياء الفلكية في هارفارد وسميثسونيان تقنية رائدة تُعرف بـ "علم الآثار خارج المجرات" لكشف ماضي المجرة NGC 1365، وهي مجرة حلزونية قريبة تظهر بوجهها الكامل نحو الأرض. ومن خلال رسم خرائط لوفرة الأكسجين في أنحاء المجرة ببيانات من مسح TYPHOON، الذي جُمع بواسطة تلسكوب Irénée du Pont في مرصد لاس كامباناس، حدد الفريق البصمات الكيميائية التي خلّفها تشكل النجوم والمستعرات العظمى وتدفقات الغاز عبر الزمن الكوني. تعمل النجوم الشابة الساخنة في المناطق النشطة على تأين الغاز، مما ينتج خطوط انبعاث قابلة للقياس لعناصر مثل الأكسجين، والتي تتفاوت نسبتها من النواة الغنية بالمعادن إلى الأطراف الأكثر فقراً بها. وقالت ليزا كيولي، أستاذة هارفارد ومديرة مركز الفيزياء الفلكية التي قادت الدراسة: "هذه هي المرة الأولى التي تُستخدم فيها طريقة كيميائية أثرية بهذا المستوى من الدقة خارج مجرتنا. نحن نريد فهم كيف وصلنا إلى هنا. كيف تشكلت مجرة درب التبانة الخاصة بنا، وكيف انتهى بنا المطاف نتنفس الأكسجين الذي نتنفسه الآن؟". طابق الباحثون هذه الملاحظات مع عمليات محاكاة من مشروع Illustris، الذي ينمذج تطور المجرات منذ فترة قريبة من الانفجار العظيم. ومن بين 20 ألف مجرة محاكاة، تشابهت واحدة بشكل كبير مع NGC 1365، مما يشير إلى أن انتفاخها المركزي تشكل بسرعة وأصبح غنياً بالأكسجين في وقت مبكر. أما القرص الخارجي والأذرع الحلزونية فقد تجمعت تدريجياً عبر عمليات اندماج متكررة مع مجرات قزمة، مما جلب غازاً ونجوماً جديدة. وأشار لارس هيرنكويست، أستاذ الفيزياء الفلكية في هارفارد، إلى أنه: "من المثير جداً رؤية عمليات المحاكاة الخاصة بنا وهي تتطابق بشكل وثيق مع بيانات من مجرة أخرى. تظهر هذه الدراسة أن العمليات الفلكية التي ننمذجها على أجهزة الكمبيوتر هي التي تشكّل مجرات مثل NGC 1365 على مدى مليارات السنين". وأكدت كيولي على التآزر قائلة: "توضح هذه الدراسة جيداً كيف يمكنك إنتاج ملاحظات تدعمها النظرية بشكل مباشر... أنت بحاجة لكليهما للوصول إلى هذه الاستنتاجات". يقدم تاريخ NGC 1365 رؤى حول ما إذا كانت درب التبانة قد سارت في مسار نموذجي، حيث تطرح كيولي التساؤل: "هل تتشكل جميع المجرات الحلزونية بطريقة مماثلة؟"