لقد تم حل لغز كوننا الشفاف!

 * تحتوي هذه الصورة التي تم التقاطها بواسطة تلسكوب جيمس ويبلي الفضائي على تقريبي. في وسط هذه الصورة – نقطة الضوء الوردية ذات الست شوكات – يوجد الكوازار J0100 + 2802 ، كما رأينا عندما كان عمر الكون 900 مليون سنة فقط. الاعتمادات: ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، وكالة الفضاء الكندية ، سيمون ليلي (ETH زيورخ) ، دايتشي كاشينو (جامعة ناغويا) ، جوريت ماتي (ETH زيورخ) ، كريستينا إيلرز (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) ، روب سيمكو (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) ، رونغمون بوردولوي (NCSU) ، روي ماكنزي ( ETH Zurich) ، Alyssa Pagan (STScI) ، Ruari Mackenzie (ETH Zurich) *

منذ زمن بعيد ، عندما كان الكون شابًا ، كان من الصعب رؤيته. خلال المليار سنة الأولى أو نحو ذلك بعد الانفجار العظيم ، امتلأت المساحة بين النجوم والمجرات بسحب من غاز الهيدروجين المبرد ، والتي امتصت كل الضوء. نتيجة لذلك ، إذا وجدت أي حياة ذكية في ذلك الوقت ، فلن يروا شيئًا سوى الظلام في الفضاء – لن تكون هناك نجوم أو مجرات أخرى مرئية لهم.

ثم جاء وقت أطلق عليه علماء الفلك اسم عصر إعادة التأين ، عندما تحول كل غاز الهيدروجين من معتم إلى شفاف مع تسخينه وتأينه. عرف الفلكيون أن هذه العملية حدثت (لن نرى الكون حتى لو لم يحدث). حتى الآن ، على الرغم من ذلك ، لم يكن لديهم أي دليل قوي على كيفية حدوث ذلك.

اقرأ أكثر: قد يكون JWST قد رصد مجرات “ضخمة بشكل مستحيل” في الكون المبكر

الآن ، استخدم فريق من الباحثين – مجرات خط الانبعاث والغاز بين المجرات في عصر إعادة التأين أو EIGER – بقيادة سيمون ليلي من ETH Zürich في سويسرا ، تلسكوب جيمس ويب الفضائي لحل هذا اللغز.

بتركيز ويب على منطقة صغيرة من الفضاء بين الأبراج الحوت وأندروميدا ، وجه الفريق التلسكوب مباشرة إلى جسم لامع قديم يُعرف باسم كوازار J0100 + 2802. الكوازار عبارة عن ثقب أسود فائق الكتلة في قلب المجرة ينبعث منه كميات هائلة من الطاقة لأنه يستهلك المادة ، والكوازارات هي بعض من ألمع الأجسام في الكون.

تستمر القصة

يصور انطباع هذا الفنان ما قد يبدو عليه الكوازار البعيد عن قرب. الائتمان: ESO / M. كورنميسر

ومع ذلك ، لم يكن فريق EIGER مهتمًا فقط بالكوازار نفسه. كما استخدموا Webb لملاحظة كيفية تصرف الضوء من الكوازار أثناء مروره عبر الغازات على طول المسار من J0100 + 2802 إلى أدوات التلسكوب.

“بينما كان ضوء الكوازار ينتقل نحونا عبر بقع مختلفة من الغاز ، فقد تم امتصاصه إما بواسطة غاز غير شفاف أو يتحرك بحرية عبر غاز شفاف ،” ناسا قالت.

بإضافة البيانات من Webb إلى الملاحظات المماثلة التي تم جمعها بواسطة مرصد WM Keck في هاواي ، بالإضافة إلى تلسكوب ESO الكبير جدًا وتلسكوب Magellan في مرصد Las Campanas ، قام فريق EIGER بمطابقة سلوك الضوء مع مواقع المجرات المبكرة المرئية على طول خط البصر إلى J0100 + 2802.

تم تصوير هذه المجرات الست بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا ، وظهرت كما ظهرت عندما كان عمر الكون 900 مليون سنة فقط. الاعتمادات: ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، وكالة الفضاء الكندية ، سيمون ليلي (ETH زيورخ) ، دايتشي كاشينو (جامعة ناغويا) ، جوريت ماتي (ETH زيورخ) ، كريستينا إيلرز (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) ، روب سيمكو (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) ، رونغمون بوردولوي (NCSU) ، رواري ماكنزي ( ETH زيورخ) ؛ معالجة الصور: أليسا باغان (STScI) ورواري ماكي

“[These early galaxies] أكثر فوضوية من تلك الموجودة في الكون القريب ، “جوريت ماتي من ETH Zürich ، المؤلف الرئيسي لكتاب واحد من أوراق الفريق الثلاث بناءً على هذه الملاحظات ، قال في بيان صحفي. “ويب يظهر أنهم كانوا يشكلون النجوم بنشاط ويجب أن يكونوا يطلقون العديد من المستعرات الأعظمية. كان لديهم شاب مغامر تمامًا!”

كشفت النتائج أن كل مجرة ​​كانت محاطة بغلاف من غاز ساخن مؤين وشفاف يصل نصف قطره إلى مليوني سنة ضوئية. من أجل الإحساس بالحجم ، فإن أقرب جار كبير لمجرتنا ، مجرة ​​أندروميدا ، يبعد حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية.

“لا يُظهر ويب بوضوح أن هذه المناطق الشفافة موجودة حول المجرات فحسب ، بل قمنا أيضًا بقياس حجمها” ، هكذا قال دايتشي كاشينو من جامعة ناغويا ، المؤلف الرئيسي لكتاب آخر من الأوراق التي كتبها الفريق ، موضحة في البيان الصحفي. “باستخدام بيانات ويب ، نرى المجرات تعيد تأين الغاز من حولها.”

كما تم تلخيصه في الرسم البياني أدناه ، كانت المجرات الأولى في الكون ، نفسها ، هي المسؤولة عن إحداث عصر إعادة التأين.

المراحل الأربع لعصر إعادة التأين. الائتمان: ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، وكالة الفضاء الكندية ، جويس كانغ (STScI)

أثناء مرورهم بنوبات من تكوين النجوم والموت النجمي من خلال المستعرات الأعظمية ، فإن الإشعاع المنبعث من هذه المجرات هو ما أدى إلى تسخين غاز الهيدروجين وتأينه ، وتحويله من معتم إلى شفاف. ثم توسعت فقاعات الغاز المؤين الشفاف هذه واندمجت معًا ، مما سمح للضوء بالانتقال بعيدًا في جميع أنحاء الكون.

لا تفوت: يأخذ المشتري زمام القيادة على زحل بـ 92 قمرا مؤكدا

المزيد من الألغاز لحلها

حتى عندما أجابوا على سؤال حول ما هو المسؤول النهائي عن الكون الشفاف الذي نراه اليوم ، أضاف هذا الفريق من الباحثين أيضًا لغزًا متزايدًا آخر حول الكون المبكر.

بالنظر إلى ما نعرفه عن تشكل النجوم وكيف تتجمع النجوم معًا في مجرات ، اعتقد علماء الفلك أن لديهم فكرة جيدة عن عدد المجرات التي عثروا عليها في الكون المبكر. لكن، الأرقام التي يكشفها ويب يتجاوز بكثير تلك التوقعات.

أوضح كاشينو: “لقد توقعنا تحديد بضع عشرات من المجرات التي كانت موجودة خلال عصر إعادة التأين – ولكن تمكنا بسهولة من تحديد 117 مجرة”.

أيضًا ، سمحت البيانات التي جمعها ويب للفريق بقياس كتلة الثقب الأسود الهائل الذي يعمل على تشغيل الكوازار J0100 + 2802. ووجدوا أنه يقلب المقاييس الكونية بنحو 10 مليارات ضعف كتلة شمسنا. وهذا يجعله أكبر ثقب أسود فائق الكتلة معروف في بدايات الكون.

آنا كريستينا إيلرز من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، المؤلفة الرئيسية لكتاب الفريق الورقة الثالثة، لوكالة ناسا.

“هذا لغز آخر يجب حله!”

شاهد أدناه: كان أحد ألمع النجوم في السماء يخفي الأسرار