تلسكوب جيمس ويب الفضائي يشهد فجر ضوء النجوم

الملاحظات الرائدة من قبل تلسكوب جيمس ويب الفضائي تشير نتائج اندماج المجرات المبكر إلى تشكل النجوم بشكل أسرع وأكثر كفاءة مما كان معروفًا سابقًا، مما يكشف عن مجموعات نجمية معقدة ويتحدى النظريات الكونية الحالية.

• تطورت المجرات والنجوم بشكل أسرع بعد الانفجار العظيم مما كان متوقعا.
• تُظهر الصور التفصيلية لإحدى المجرات الأولى أن النمو كان أسرع بكثير مما كنا نعتقد.

قام فريق بحث دولي بملاحظات تفصيلية غير مسبوقة عن أول اندماج للمجرات على الإطلاق. يقترحون أن النجوم تطورت بشكل أسرع وأكثر كفاءة مما كنا نعتقد.

واستخدموا تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) لمراقبة الجسم الضخم كما كان بعد 510 مليون سنة من الانفجار الكبير – أي قبل حوالي 13 مليار سنة.

يقول الدكتور كيت بوييت، زميل أبحاث ASTRO 3D في المجرات الأولى، من جامعة ملبورن: “عندما أجرينا هذه الملاحظات، كانت هذه المجرة أكبر بعشر مرات من أي مجرة ​​أخرى تم اكتشافها في وقت مبكر من الكون”. وهو المؤلف الرئيسي لورقة نشرت مؤخرا في علم الفلك الطبيعة. تضم الورقة 27 مؤلفًا من 19 مؤسسة في أستراليا وتايلاند وإيطاليا والولايات المتحدة الأمريكية واليابان والدنمارك والصين.

يتيح تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي تم إطلاقه في عام 2021، لعلماء الفلك رؤية الكون المبكر بطرق كانت مستحيلة في السابق. الأجسام التي ظهرت كنقاط ضوئية منفردة من خلال التلسكوبات السابقة مثل تلسكوب هابل الفضائي، تكشف عن تعقيدها.

يُظهر تلسكوب جيمس ويب الفضائي تفاصيل اندماج المجرات الضخم قبل 13 مليار سنة. الائتمان: أسترو 3D

يقول البروفيسور ميشيل ترينتي، قائد موضوع ASTRO 3D First Galaxies ورئيس العقد في جامعة ملبورن: “إنه لأمر مدهش أن نرى قوة تلسكوب جيمس ويب الفضائي في تقديم عرض تفصيلي للمجرات الموجودة على حافة الكون المرئي، وبالتالي العودة بالزمن إلى الوراء”. ويضيف البروفيسور ترينتي: “إن هذا المرصد الفضائي يغير فهمنا لتكوين المجرات المبكر”.

تظهر الملاحظات الواردة في الورقة الحالية مجرة ​​تتكون من عدة مجموعات مع مكونين في المجموعة الرئيسية وذيل طويل، مما يشير إلى اندماج مستمر لمجرتين في مجرة ​​أكبر.

“الاندماج لم ينته بعد. يمكننا أن نقول ذلك من خلال حقيقة أننا لا نزال نرى عنصرين. من المحتمل أن يكون الذيل الطويل ناتجًا عن بعض المواد التي تم طرحها جانبًا أثناء عملية الدمج. عندما يندمج شيئين، فإنهما يتخلصان من بعض المادة. يقول الدكتور بوييت: “يخبرنا هذا أن هناك اندماجًا وهذا هو أبعد اندماج على الإطلاق”.

هذه الملاحظات وغيرها باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي تدفع علماء الفيزياء الفلكية إلى تعديل نماذجهم للسنوات الأولى للكون.

يقول الدكتور بوييت: «مع جيمس ويب، نرى عددًا من الأجسام في الكون المبكر أكثر مما نتوقع رؤيته، وهذه الأجسام أضخم مما كنا نعتقد أيضًا». “إن علم الكونيات لدينا ليس بالضرورة خاطئًا، ولكن فهمنا لمدى سرعة تشكل المجرات ربما يكون كذلك، لأنها أكبر حجمًا مما كنا نعتقد أنه ممكن.”

المجرات القديمة الأخرى. الائتمان: أسترو 3D

تظهر النتائج التي توصل إليها فريق الدكتور بوييت أن هذه المجرات كانت قادرة على تجميع الكتلة بسرعة كبيرة عن طريق الاندماج.

ولكن ليس فقط حجم المجرات والسرعة التي تنمو بها هي التي فاجأت الدكتور بوييت. تصف ورقته البحثية لأول مرة عدد النجوم التي تشكل المجرات المندمجة، وهي تفاصيل أخرى أصبحت ممكنة بفضل تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

“عندما قارنا تحليل الطيف لدينا مع التصوير لدينا، وجدنا شيئين مختلفين. أخبرتنا الصورة أن عدد النجوم كان صغيرًا، لكن التحليل الطيفي تحدث عن نجوم قديمة جدًا. يقول بوييت: “لكن اتضح أن كلاهما صحيح؛ لأنه ليس لدينا مجموعة واحدة من النجوم، بل اثنين”.

“لقد كان السكان القدامى موجودين هناك لفترة طويلة وما نعتقد أنه يحدث هو أن اندماج المجرات ينتج نجومًا جديدة وهذا ما نراه في التصوير – نجوم جديدة فوق السكان القدامى.”

تظهر معظم الدراسات التي أجريت على هذه الأجسام البعيدة نجومًا صغيرة جدًا، ولكن هذا يرجع إلى أن النجوم الأصغر سنًا تكون أكثر سطوعًا وبالتالي يهيمن ضوءها على بيانات التصوير. ومع ذلك، يسمح تلسكوب جيمس ويب الفضائي بإجراء مثل هذه الملاحظات التفصيلية التي يمكن من خلالها التمييز بين المجموعتين.

يقول الدكتور بوييت: “إن الحقيقة هي أن التحليل الطيفي مفصل للغاية، حيث يمكننا رؤية السمات الدقيقة للنجوم القديمة التي تخبرنا في الواقع أن هناك أكثر مما نعتقد”.

“هذا ليس مفاجئًا تمامًا، فنحن نعلم أنه على مدار تاريخ الكون هناك قمم لتكوين النجوم الجديدة لأسباب مختلفة، وهذا يؤدي إلى مجموعات سكانية متعددة.

“لكن هذه هي المرة الأولى التي نراهم فيها حقًا على هذه المسافة.”

الورقة لها آثار كبيرة على النمذجة الحالية.

“يمكن لعمليات المحاكاة لدينا أن تنتج جسمًا مشابهًا لذلك الذي لاحظناه، تقريبًا في نفس عمر الكون، وبنفس الكتلة تقريبًا، ومع ذلك، فهو نادر للغاية. نادر جدًا، لا يوجد سوى واحد منها في النموذج بأكمله. يقول الدكتور بوييت: “إن فرصة ملاحظة ذلك من خلال ملاحظاتنا تشير إلى أننا إما محظوظون بشكل لا يصدق أو أن عمليات المحاكاة لدينا خاطئة، وهذا النوع من الأشياء أكثر شيوعًا مما نعتقد”.

“الشيء الذي نعتقد أننا نفتقده هو أن النجوم كانت تتشكل بشكل أكثر كفاءة، وقد يكون هذا هو ما نحتاج إلى تغييره في نماذجنا.”

المرجع: “مجرة متفاعلة ضخمة بعد 510 مليون سنة من الانفجار الكبير” بقلم كريستان بوييت، ميشيل ترينتي، نيشا ليثوكاواليت، أنطونيلو كالابرو، بنيامين ميثا، غيدو روبرتس بورساني، نيكولو دالماسو، ليلان يانغ، باولا سانتيني، توماسو تريو، تاكر جونز. ، ألينا هنري، شارلوت أ. ماسون، تاكاهيرو موريشيتا، ثيميا ناناياكارا، نامراتا روي، شين وانغ، أدريانو فونتانا، إميليانو ميرلين، ماركو كاستيلانو، دييغو باريس، ماروشا براداتش، مات مالكان، دانيلو مارشيسيني، سارة ماسكيا، كارل جليزبروك، لورا بينتيريتشي. ، إيروس فانزيلا وبينيديتا فولكاني، 7 مارس 2024، علم الفلك الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41550-024-02218-7