وقال المؤلف الرئيسي المشارك دين فيشر، الأستاذ في مركز الفيزياء الفلكية والحوسبة الفائقة في جامعة سوينبرن في أستراليا: "تُسحب سحب هائلة من الغاز إلى المجرات وتستخدم في عملية تكوين النجوم، وفي طريقها إلى الداخل تكون مصنوعة من الهيدروجين والهيليوم.

وباستخدام قطعة جديدة من المعدات تسمى Keck Cosmic Web Imager، تمكنا من تأكيد أن النجوم المصنوعة من هذا الغاز الطازج تدفع في النهاية كمية هائلة من المواد للخروج من النظام، بشكل رئيسي من خلال المستعرات الأعظمية. لكن هذه المواد الخارجة لم تعد نقية، فهي تحتوي على الكثير من العناصر الأخرى، بما في ذلك الأكسجين والكربون والحديد".

إن عملية تدفق الذرات إلى المجرات، المعروفة باسم "التراكم"، وطردها النهائي، المعروف باسم "التدفقات الخارجة"، هي آلية مهمة تتحكم في نمو المجرات وكتلتها وحجمها.

وحتى الآن، ومع ذلك، لا يمكن إلا تخمين تكوين التدفقات الداخلية والخارجية. وهذا البحث هو المرة الأولى التي يتم فيها تأكيد الدورة الكاملة في مجرة ​​غير مجرة ​​درب التبانة.

ولتحقيق هذه النتائج التي توصلوا إليها، ركز علماء الفلك على مجرة ​​تسمى Mrk 1486، والتي تقع على بعد حوالي 500 مليون سنة ضوئية من الشمس، وهي تمر بفترة تشكل نجمي سريع للغاية.

أوضح الدكتور أليكس كاميرون، الذي انتقل مؤخرا من جامعة ملبورن في أستراليا إلى جامعة أكسفورد البريطانية: "وجدنا أن هناك هيكلا واضحا للغاية لكيفية دخول الغازات وخروجها".

وتابع: "تخيل أن المجرة عبارة عن قرص مضغوط دوار. يدخل الغاز غير ملوث نسبيا من الكون الخارجي، حول المحيط، ثم يتكثف ليشكل نجوما جديدة. وعندما تنفجر هذه النجوم لاحقا، فإنها تدفع غازا آخر، يحتوي على عناصر أخرى".

ويحتوي كل عنصر كيميائي مختلف على مجموعة محددة من ألوان الضوء، أو الأطوال الموجية، التي يطلقها والتي يشار إليها باسم خطوط الانبعاث.

ويقول كاميرون: "إذا قمنا بقياس السطوع النسبي لخطوط الانبعاث المختلفة من عناصر مختلفة مثل الأكسجين والهيدروجين، فإن هذا يسمح لنا بتحديد التركيب الكيميائي للغاز".

ويمكن لتقنية KCWI القيام بذلك في مناطق مختلفة من المجرة في نفس الوقت، ما يسمح للعلماء بقياس التركيب الكيميائي للغاز المتدفق.

وركزوا على مجرة Mrk 1486 باعتبارها تمر بمعدلات عالية من تكوين النجوم.

ويدخل الغاز إلى المجرة غير ملوث نسبيا حول المحيط ويتكثف ليشكل نجوما جديدة. وبعد أن تعيش تلك النجوم حياتها وتنفجر، فإنها تدفع غازا آخر، يحتوي الآن على عناصر أثقل في انفجار المستعر الأعظم، عبر الجزء العلوي والسفلي من المجرة، وفقا للعلماء.

وتساعد الدراسة الحديثة علماء الفلك على فهم كيفية تشكل المجرات، بما في ذلك درب التبانة، وتطورها بمرور الوقت.

ويقول كاميرون: "في بداية الكون، قبل تشكل المجرات الأولى، كان الهيدروجين والهيليوم أساسي العناصر الوحيدة الموجودة. والعناصر التي تشكل باقي الجدول الدوري للعناصر تم تصنيعها بواسطة النجوم، والتي تشكلت داخل المجرات".

وعندما تخلق النجوم هذه العناصر الجديدة، يمكن إعادة تدوير بعضها بواسطة المجرات التي تستضيفها وتحويلها إلى نجوم جديدة.

ومع ذلك، لم يكن العلماء متأكدين من مقدار هذه العناصر التي تحتفظ بها المجرة، وكم منها يتم طرده من المجرة؟

وأوضح كاميرون: "نعلم أنه في مجرة ​​درب التبانة الحالية يوجد عدد من هذه العناصر الأثقل مما كان عليه الحال في الكون المبكر جدا. قياس العناصر في التدفقات الداخلة والخارجة من المجرات يساعدنا على فهم ما يمكن أن يحدث خلال تاريخ المجرة حيث نمت بمرور الوقت إلى المجرة كما هي عليه اليوم".