مقدِّمة

تتكوَّن النجوم في السُّحُب الجزيئيّة حيث تكون البيئة غنيّة بالغاز الكثيف . عندما تتغلّب الجاذبيّة داخل السحب الجزيئيّة على الضغط الداخلي بعد أن تبرد السحابة، يبدأ الغاز بالانهيار مُكوِّنًا النجوم. يمكن أن تُفضي هذه العمليّة إلى تكوين خيوط تُشكِّل شبكة تُغذِّي موادَّ جديدة إلى مراكز التقاطع . ويُشار إلى انتقال الكتلة على طول الخيوط باسم “الحِزام الناقل” . لذلك، فإن الوسط بين النجمي داخل السحابة الجزيئيّة ذو بنية هَرَميّة عالية. تُظهر الأدلّة من الرصدات تحت الحمراء وتحت المليمتريّة أن مواقع النُّوى النجميّة الأوّليّة وما قبل النجميّة مرتبطة بقوّة بالهيكل الهَرَمي داخل السحب . وتشير هذه الأدلّة الرصديّة إلى أن التكوين النجمي يحدث عبر توزيع كثافة مستمر، من المناطق المركزيّة الأكثر كثافة إلى شبكات الخيوط الأوسع والأقل كثافة . وتُبرز النتائج الرصديّة السابقة الحاجة إلى مراجعة سيناريو “التشكُّل الأُحادي للعناقيد” . ففي سيناريو التشكُّل الأُحادي، تتولّد العناقيد النجميّة أوّلًا في المنطقة المركزيّة الأكثر كثافة من السحابة الجزيئيّة. وبعد طردٍ عنيفٍ للغاز، تتوسّع النجوم في العناقيد الكثيفة وتنتشر في النهاية في الحقل النجمي، أي ما يُسمّى “موت الرُّضَّع” .

ولتفسير التكوين النجمي الذي يحدث في وسطٍ بين نجميٍّ هَرَميّ، طوَّر إطارًا نظريًّا يُعرَف بـ“التكوين النجمي الهَرَمي”. في هذا النموذج، فقط التكوين النجمي في المناطق عالية الكثافة يمكن أن يُنتِج عناقيد نجميّة مرتبطة جاذبيًّا. أمّا المجموعات النجميّة التي تتكوَّن في المناطق منخفضة الكثافة فتمتلك بُنى فرعيّة خيطيّة وتُصبح غير مرتبطة بسرعة بعد طرد الغاز المتبقّي. تنبَّأ هذا النموذج بأن ثُلث نجوم الحقل يأتي من عناقيد مرتبطة. وتشير رصدات Gaia الحديثة إلى دعم هذا السيناريو وتقترح أن نحو 8–27% فقط من النجوم في جوار الشمس نشأت من عناقيد مرتبطة .

تُعدّ المنظومات النجميّة الفتيّة أهدافًا مثاليّة لاختبار نظريّة التكوين الهَرَمي. فحداثتها تُتيح لنا تتبُّع السمات المورفولوجيّة والحركيّة الموروثة من سحابتِها الجزيئيّة الأُمّ . وقد خلصت دراساتٌ سابقة إلى أنّ نجوم جمعيّات OB تولدت في المناطق منخفضة الكثافة من السحب الجزيئيّة، وأن البُنى الفرعيّة الخيطيّة تشكّلت في مكانها . وغالبًا ما ترتبط البُنى الفرعيّة الخيطيّة الممدودة للمجموعات النجميّة، وهي بقايا الخيوط، بالعناقيد المفتوحة الفتيّة (\( \lesssim 100 \) مليون سنة) حيث تُلاحظ أيضًا بُنى فرعيّة حركيّة واضحة . ولا تزال العناقيد المفتوحة الفتيّة تحتفظ بالبُنى الفرعيّة المورفولوجيّة والحركيّة، ما يدعم طبيعة حالتها الديناميكيّة غير المُتطوِّرة. وتُمحى الأدلّة على البنية الأوليّة في الشكل والحركة خلال عدّة أزمنة عبور شاملة .

وفقًا لآليّة “الحِزام الناقل” في إطار التكوين الهَرَمي، ليس الغاز فحسبُ، بل كذلك النجوم تُنقَل إلى المناطق المركزيّة. فالتيّار الساقط يجلب مجموعاتٍ أصغر من النجوم على طول الخيوط إلى المنطقة المركزيّة الكثيفة . وستستمر هذه المجموعات الفرعيّة الساقطة في الاندماج عندما تكون ديناميكيًّا في حالة دون-فيرياليّة . ويُحفَظ شكل المجموعات الفرعيّة المُندمجة مؤقّتًا. وبعد استرخاءٍ كافٍ في بئر الجهد ذاته للمنطقة المركزيّة، تختلط المجموعات الفرعيّة وتفقد ذاكرتها الحركيّة المرتبطة بالخيط. ومع ذلك، إذا انتقلت الحالة الديناميكيّة للمجموعات من دون-فيرياليّة إلى فوق-فيرياليّة أثناء عمليّة السقوط، فإنّ المجموعات الفرعيّة ستمُرّ ببعضها بعضًا فحسب. وقد أظهرت المحاكاة العدديّة أن العناقيد النجميّة قد تتكوَّن من اندماج مجموعات نجميّة فرعيّة وهي في مرحلة دون-فيرياليّة ديناميكيًّا . وعلاوةً على ذلك، تدعم الرصدات متعدّدة الأطوال الموجيّة للعناقيد التي تُظهِر أدلّةً على اندماج المجموعات الفرعيّة هذه النتائج. ومع ذلك، هناك حاجةٌ إلى مزيدٍ من الرصدات للعناقيد الفتيّة (\( < 100 \) مليون سنة) لتعزيز سيناريو التكوين الهَرَمي للعناقيد النجميّة.

في الورقة الأولى من هذه السلسلة لدراسة البنية ثلاثيّة الأبعاد للعناقيد المفتوحة في جوار الشمس وجدنا أن ثلاثةً من أصل 13 عنقودًا مستهدَفًا تُظهر بالفعل علاماتٍ على بُنى فرعيّة خيطيّة ممدودة، وهي العناقيد الفتيّة NGC 2232 وNGC 2547 وNGC 2451B بعمر يقارب 25–60 مليون سنة. وقد تكون هذه البُنى الفرعيّة الخيطيّة متّصلةً بشبكة هَرَميّة أكبر؛ فعلى سبيل المثال، NGC 2232 مُندمج في بنيةٍ خيطيّة بطول عدّة مئات من الفراسخ . ودرستْ أعمالُنا اللاحقة خمس مجموعاتٍ هَرَميّة في منطقة Vela OB2 أظهرتْ شكلًا يُشبه القِشرة مرتبطًا ببُنى فرعيّة حركيّة في فضاء الحركة الخاصّة. ومن المُرجَّح أن يؤدّي التوسّع الملحوظ في هذه المجموعات الهَرَميّة إلى مصير الانحلال. ومن المرغوب البحثُ عن مزيدٍ من المجموعات الهَرَميّة والعناقيد الفتيّة التي تحتوي على بُنى فرعيّة مكانيّة وحركيّة لفهم عمليّة التكوين والتطوّر المبكّر للعناقيد النجميّة. في هذه الدراسة، نفحص مورفولوجيا وحركيّات 85 عنقودًا مفتوحًا (الجدول [tab:paramter_all]) تقع في جوار الشمس، أساسًا ضمن مسافة 500 فرسخ فلكي، بالاعتماد على بيانات Gaia EDR3 . ومن بين عيّنتنا، 60 من أصل 85 عنقودًا أصغر من 100 مليون سنة. ونتّبع المنهجيّة المطوَّرة في الدراسات السابقة لقياس توزّع المجموعات النجميّة مكانيًّا وحركيًّا في الفضاء ثلاثيّ أو ثنائيّ الأبعاد.

تنظيم الورقة كما يأتي: في القسم 2 نصف خطوات معالجة بيانات Gaia EDR3 التي تُستَخدم مُدخلًا لاختيار أعضاء العناقيد. ثم نقدِّم خوارزميّة StarGO المُستخدمة لتحديد أعضاء العناقيد والتعرُّف على المجموعات الهَرَميّة. ويتمّ التحقُّق من موثوقيّة العضويّة في القسم 2.3. في القسم 3 نُصحِّح المسافة لكل نجم. وتُعرض البُنى ثلاثيّة الأبعاد وتصنيف العناقيد المفتوحة المستهدَفة في القسم 4. ويُقدَّم تحليل البُنى الفرعيّة الحركيّة في القسم 5. وتُعرض خصائص المجموعات الهَرَميّة في القسم 6. ونقيس مورفولوجيا النجوم داخل نصف القطر المَدّي لكل عنقود في القسم 7. وفي القسم 8 نناقش اعتماد مورفولوجيا العنقود ودلالتَها على التكوين والتطوّر النجمي. وأخيرًا، نُقدِّم مُلخّصًا في القسم 9.