تلسكوب هابل الفضائي يكتشف أقرب نجم وأبعد نجم معروف

ضوء النجوم ، النجم الساطع ، إلى أي مدى تبدو الليلة.

أعلن علماء الفلك يوم الأربعاء عن اكتشاف أبعد وأقدم نجم شوهد على الإطلاق ، نقطة ضوئية سطعت قبل 12.9 مليار سنة ، أو 900 مليون سنة فقط بعد الانفجار العظيم الذي ولد الكون.

وهذا يعني أن الضوء الصادر عن النجم قد قطع مسافة 12.9 مليار سنة ضوئية ليصل إلى الأرض.

كانت النتيجة جزءًا من جهود استخدام تلسكوب هابل الفضائي للبحث عن بعض المجرات الأبعد والأقدم في الكون. بصدفة محظوظة ، تمكن علماء الفلك من تمييز نظام نجمي واحد داخل إحدى تلك المجرات.

قال بريان ويلش ، طالب دراسات عليا في جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ، ومؤلف كتاب ورقة بحثية نشرت الأربعاء في مجلة نيتشر تصف الاكتشاف.

عادة ، الأشياء البعيدة تكون قاتمة للغاية بحيث لا يمكن رؤيتها. ولكن نظرية النسبية العامة لأينشتاين، الذي يصف كيف تنحني الجاذبية الفضاء ، يقدم حلاً مفيدًا. يمكن لعنقود مجرات ضخم قريب منا أن يعمل كعدسة لتضخيم الضوء القادم من النجوم والمجرات البعيدة خلفه.

قام مسح باستخدام تلسكوب هابل الفضائي بفحص 41 مجموعة مجرية. قال السيد ولش: “عندما تنظر إلى مجموعة من مجموعات المجرات الضخمة حقًا ، هناك فرصة جيدة للعثور على بعض الأجسام المكبرة للغاية خلفها”.

قال السيد ويلش إن العنقود المجري عادةً ما يكبر سطوع الجسم خلفه بما يصل إلى 10 أضعاف.

ومع ذلك ، لا يتم تكبير الضوء بشكل متساوٍ. يمكن للتموجات في الزمكان أن تخلق بقعًا مضيئة ، مثل التموجات على سطح حمام السباحة التي تخلق أنماطًا من البقع المضيئة في قاع البركة. عند فحص إحدى المجرات البعيدة المكبرة ، وجد علماء الفلك أن نقطة من الضوء تصطف مع أحد التموجات ، وقد تم تضخيم لمعانها بمقدار ألف ضعف أو أكثر.

قال السيد ويلش: “المجرة ممتدة نوعًا ما في هذا القوس الطويل على شكل هلال”. “ومن ثم فإن النجم هو مجرد عنصر واحد من ذلك.”

نظرًا لأن الكون يتمدد ، تتحرك الأجسام البعيدة بشكل أسرع. هذا يحول تردد الضوء نحو أطوال موجية أطول. النجم الذي رصده السيد ويلش وزملاؤه يمتلك ما يسميه علماء الفلك انزياح أحمر يبلغ 6.2 ، وهو أعلى بكثير من الرقم القياسي السابق للنجم الفردي الأبعد. هذا النجم ، الذي تم الإبلاغ عنه في عام 2018 ، كان لديه تحول أحمر بمقدار 1.5 ، وهو ما يقابل عندما كان عمر الكون حوالي أربعة مليارات سنة.

أطلق الباحثون على النجم الجديد Earendel – بالإنجليزية القديمة اسم “نجمة الصباح”. إذا كان نجمًا واحدًا ، يقدر علماء الفلك أنه نجم كبير – حوالي 50 ضعف كتلة شمسنا. يمكن أن يكون أيضًا نظامًا من نجمتين أو أكثر.

ستستمر محاذاة Earendel ومجموعة المجرات لسنوات ، لذلك سيكون Earendel أحد الأهداف خلال السنة الأولى من الملاحظات بواسطة المجموعة التي تم إطلاقها حديثًا تلسكوب جيمس ويب الفضائي، التي لديها مرآة أكبر من هابل وتجمع الضوء عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء الأطول.

ستكون ملاحظات Webb قادرة على قياس السطوع عبر طيف من الأطوال الموجية. سيساعد ذلك علماء الفلك في تحديد درجة حرارة النجم. قال السيد ويلش: “نحتاج حقًا إلى هذا الطيف ليقول بنوع من اليقين المطلق أن هذا نجم مقارنة بنوع آخر من الأشياء”.

قال السيد ويلش إن الملاحظات اللاحقة الأكثر تفصيلاً بواسطة Webb يمكن أن تحدد تكوين Earendel. أنتج الانفجار العظيم أخف العناصر فقط ، مثل الهيدروجين والهيليوم. وبالتالي من المتوقع أن تحتوي النجوم الأولى على تركيزات منخفضة من العناصر الأثقل ، والتي تنشأ عن تفاعلات الاندماج داخل النجوم وفي انفجارات النجوم المحتضرة. الفرضية الحالية هي أنه مع وجود عدد أقل من العناصر الأثقل ، يجب أن تكون النجوم الأولى كبيرة ومشرقة.

قال ستيفن فينكلشتاين ، عالم الفلك في جامعة تكساس في أوستن ، والذي لم يشارك في البحث ، عن إيرنديل: “يبدو أن الجو حار جدًا وضخم جدًا”.

ومع ذلك ، لن يكون هذا النجم وحده كافياً لإثبات حالة النجوم الأكبر في الكون المبكر. قال الدكتور فنكلستين: “لكنه بالتأكيد يدعم ذلك”. “إذا بدأت في تكوين عدد كبير ، وكثير منهم يبدو أنه ضخم جدًا ، فإن الدليل سيصبح أقوى وأقوى على أن النجوم الأكثر ضخامة هي القاعدة في الكون البعيد.”

يجب أن يكون تلسكوب ويب أيضًا قادرًا على العثور على النجوم المكبرة البعيدة مثل Earendel ، على الرغم من أن عدد النجوم المصطفين بالصدفة مع عدسة الجاذبية لا يزال غير مرئي. حتى أنه قد يكون قادرًا على تحديد بعض النجوم عند تحول أحمر بين 10 و 20 ، وهو ما يقابل فترة تتراوح بين 100 مليون و 500 مليون سنة بعد الانفجار العظيم.

قال الدكتور فنكلستين: “هذا صحيح في تلك النافذة عندما نعتقد أن النجوم الأولى تتشكل”.