لم يمض وقت طويل بعد أن بدأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي عملياته العلمية حتى أعلن علماء الفلك أنهم اكتشفوا مجرات في الكون المبكر كانت أكبر حجماً وأكثر سطوعاً ومليئة بالنجوم مقارنة بأعمارها. وفي حين زعمت العناوين الرئيسية في مختلف أنحاء العالم أن هذه المجرات “تكسر” فهمنا للانفجار العظيم، فإن الحقيقة أكثر تعقيداً ـ وأكثر إثارة للاهتمام.
إن نظرية الانفجار العظيم هي الصورة العامة التي نرسمها لتاريخ الكون، بدءاً من ماضيه العميق، عندما كان الكون أصغر حجماً وأكثر حرارة وكثافة مما هو عليه اليوم. وقد نجح هذا النموذج، الذي تم تطويره في البداية في أوائل القرن العشرين، في اجتياز مجموعة من الاختبارات الرصدية، وهو بارع للغاية في تفسير مجموعة متنوعة من الملاحظات الكونية، بما في ذلك التحول الأحمر للضوء القادم من المجرات البعيدة، وظهور الإشعاع المتبقي في هيئة الخلفية الكونية الميكروية، ووفرة العناصر الضوئية، وتطور المجرات والهياكل الأكبر حجماً.
ورغم أن نظرية الانفجار العظيم لا تستطيع أن تقول على وجه اليقين أي المجرات سوف تظهر في أي مكان، فإنها تستطيع أن تتحدث عن الاحتمالات. على سبيل المثال، يستطيع علماء الكون أن يقولوا تقريباً كم عدد المجرات الصغيرة، وكم عدد المجرات المتوسطة، وكم عدد المجرات الكبيرة التي ينبغي أن تظهر في حجم معين في عمر معين من عمر الكون. ولكن حتى ظهور تلسكوب جيمس ويب الفضائي، لم يكن لدينا إمكانية الوصول المباشر إلى المراحل الأولى من تطور المجرات ــ وهو الأمر الذي صُمم التلسكوب خصيصاً لدراسته.
في عام 2022، أعلن علماء الفلك أنهم عثروا على مجرات بعيدة للغاية وكبيرة بشكل غريب ومدهش. لقد قاموا بقياس انزياح أحمر من المجرات التي يزيد عددها عن 16، مما يعني أن هذه المجرات كانت موجودة فقط بعد الانفجار الكبير بـ 200 إلى 250 مليون سنةومع ذلك، كانت ضخمة ويبدو أنها مكتملة التكوين، بأذرع حلزونية وكل شيء.
متعلق ب: لا، نظرية الانفجار العظيم ليست “مكسورة”. وإليك كيف نعرف ذلك.
بدت هذه المجرات بعيدة كل البعد عن توقعات نظرية الانفجار العظيم؛ فقد كانت أشبه بالعثور على مراهقين في فصل دراسي في روضة أطفال. فما الذي يحدث إذن؟
علم الكونيات المنحني
ولقد ظهرت عناوين الصحف الجريئة التي أعلنت موت نظرية الانفجار العظيم. ولكن هذه القصص أغفلت تفصيلاً بالغ الأهمية: فقد قدر علماء الفلك الانزياح الأحمر لهذه المجرات من خلال تقنية تعرف باسم القياس الضوئي، وهي تقنية غير مؤكدة إلى حد كبير. ولابد من انتظار إجراء تقييم كامل لقدرة هذه المجرات على “كسر” علم الكونيات حتى يتم التوصل إلى قياس أكثر دقة لانزياحها الأحمر، وبالتالي تحديد عمرها.
وعندما جاءت تلك القياسات الأكثر دقة بعد بضعة أشهر، تحولت تلك المجرات من مجرات محطمة للأرقام القياسية إلى مجرد مجرات عادية. على سبيل المثال، تم تعديل انزياح إحدى المجرات نحو الأحمر من أكثر من 16 إلى 4.9 فقط، مما أدى إلى نقل عمرها من 240 مليون سنة بعد الانفجار العظيم إلى أكثر من مليار سنة. وهذا أكثر من الوقت الكافي لنظرية الانفجار العظيم العادية لتفسير أحجامها وأشكالها.
ولكن إلى جانب تلك المراجعات الأقل إثارة، ظهرت بعض الانزياحات الحمراء المؤكدة لمجرات أخرى، بما في ذلك JADES-GS-z14-0، وهي أبعد مجرة معروفة حاليًا، والتي يبلغ انزياحها الأحمر 14.32. كانت هذه المجرة حية وبصحة جيدة عندما كان عمر الكون 290 مليون سنة فقط.
توقع علماء الفلك وجود المجرات بعد 290 مليون سنة من الانفجار العظيم؛ ولهذا السبب بنوا تلسكوب جيمس ويب. وباعتبارها مجرات، فإن مجرة جاديس-جي إس-زد14-0 هي مجرة صغيرة الحجم بكل تأكيد ــ إذ يبلغ قطرها 1600 سنة ضوئية فقط، مقارنة بمجرة درب التبانة التي يبلغ قطرها 100 ألف سنة ضوئية. ولكن من المثير للاهتمام أن المجرة ساطعة إلى حد ما ومليئة بالنجوم ــ ليس بالقدر الكافي لكسر علم الكونيات بشكل صريح، ولكنه كاف لإثارة بعض الأسئلة حول أصول وتطور المجرات الأولى التي ظهرت في الكون.
بناء علم الكونيات
من المحتمل جدًا أن تكون نظرية الانفجار العظيم خاطئة؛ ويتعين على العلماء الحفاظ على الانضباط الذهني للاعتراف بهذا الاحتمال. ولكن مع وجود مثل هذا القدر الهائل من الأدلة التي تدعم هذه النظرية، فمن غير المرجح أن يتم دحض نظرية الانفجار العظيم من خلال ملاحظة واحدة. ومن الجدير بالتكرار أن تلسكوب جيمس ويب يقوم بالضبط بما صممناه وبنيناه من أجله: الإجابة على بعض الأسئلة الرئيسية المتبقية حول كيفية ظهور النجوم والمجرات الأولى.
من المحتمل تمامًا أن يتمكن علماء الكونيات من تفسير ظهور مجرات مثل JADES-GS-z14-0 في إطار الانفجار العظيم دون الحاجة إلى إجراء أي تعديلات كبيرة. على سبيل المثال، الثقوب السوداء ربما ظهرت هذه المجرات قبل ظهورها، وربما كانت جاذبيتها الفائقة القوة سبباً في ظهور انفجارات ساطعة من تشكل النجوم. أو ربما المستعر الأعظم أدت ردود الفعل والآليات الأخرى إلى أن تصبح المجرات الأولى أكثر ثراءً بالنجوم من المجرات الحالية، مما جعل تلك المجرات المبكرة تبدو عظيمة على الرغم من صغر حجمها.
وربما تكون ملاحظاتنا الأولية متحيزة نحو هذه المجرات الصغيرة ولكن الساطعة، وربما تكشف الحملات الإضافية عن مجموعات أكبر من المجرات الأكثر دنيوية، وبالتالي تقليل التوتر مع نماذج تشكل المجرات.
وأخيرا، ربما نحتاج إلى إضافة بعض المكونات الجديدة إلى الكون، مثل السماح للطاقة المظلمة بالتطور مع الوقت، لإنتاج هذا النوع من المجرات في مثل هذه الأوقات المبكرة.
إن هذا مثير للاهتمام في حد ذاته، دون الحاجة إلى قلب نظرية الانفجار العظيم كما نعرفها. فهناك ما يكفي من الألغاز والزوايا الخفية داخل الكون لإبقاء علماء الفلك مستيقظين طوال الليل يتساءلون عن الاحتمالات ــ وفي الصباح لمواصلة العمل على كيفية حلها.
More Stories
صاروخ فالكون 9 التابع لشركة سبيس إكس يتوقف قبل إطلاقه ملياردير في مهمة خاصة
بقرة بحرية ما قبل التاريخ أكلها تمساح وسمكة قرش، بحسب حفريات
إدارة الطيران الفيدرالية تطلب التحقيق في فشل هبوط صاروخ فالكون 9 التابع لشركة سبيس إكس