“أبعد من ما هو ممكن” – تلسكوب ويب الفضائي يكتشف المجرات القديمة الغامضة

إن فهمنا لكيفية تكوّن المجرات وطبيعة المادة المظلمة يمكن أن ينقلب رأسًا على عقب تمامًا، بعد عمليات رصد جديدة لمجموعات نجمية أكبر من المجرات. درب التبانة من أكثر من 11 مليار سنة مضت، والتي لا ينبغي أن تكون موجودة.

ورقة نشرت في طبيعة تفاصيل النتائج باستخدام بيانات جديدة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). توصلت النتائج إلى أن مجرة ​​ضخمة في الكون المبكر – تم رصدها قبل 11.5 مليار سنة (انزياح كوني نحو الأحمر قدره 3.2) – لديها مجموعة قديمة جدًا من النجوم التي تشكلت قبل ذلك بكثير – أي قبل 1.5 مليار سنة من الزمن (انزياح أحمر يبلغ حوالي 11). تقلب هذه الملاحظة النمذجة الحالية رأسًا على عقب، نظرًا لعدم تراكم ما يكفي من المادة المظلمة بتركيزات كافية لتكوينها.

قاد البروفيسور كارل جلازبروك، الأستاذ بجامعة سوينبورن للتكنولوجيا، الدراسة والفريق الدولي الذي استخدم تلسكوب جيمس ويب الفضائي لإجراء ملاحظات طيفية لهذه المجرة الضخمة الهادئة.

“لقد كنا نطارد هذه المجرة بالتحديد لمدة سبع سنوات وأمضينا ساعات في مراقبتها باستخدام أكبر تلسكوبين على وجه الأرض لمعرفة عمرها. لكنه كان أحمر للغاية وباهتًا جدًا، ولم نتمكن من قياسه. في النهاية، كان علينا أن نخرج من الأرض ونستخدم تلسكوب جيمس ويب الفضائي للتأكد من طبيعته”.

تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا هو خليفة تلسكوب هابل الفضائي، وهو أقوى مرصد علمي للأشعة تحت الحمراء يتم إرساله إلى الفضاء على الإطلاق. ومن مداره على بعد مليون ميل تقريبًا من الأرض، يدرس ويب بعضًا من أبعد الأجسام في الكون. الائتمان: ناسا

يعد تكوين المجرات نموذجًا أساسيًا تدعمه الفيزياء الفلكية الحديثة ويتنبأ بانخفاض قوي في عدد المجرات الضخمة في العصور الكونية المبكرة. لقد تم الآن رصد مجرات هادئة ضخمة للغاية منذ ما بين مليار إلى ملياري سنة بعد ظهور الكون الانفجار العظيم الذي يتحدى النماذج النظرية السابقة.

عمل البروفيسور المتميز جلازبروك مع كبار الباحثين في جميع أنحاء العالم، بما في ذلك الدكتورة ثيميا ناناياكارا، والدكتورة لاليتوادي كاوينوانيتشاكيج، والدكتور كولين جاكوبس، والدكتور هاري شيتندن، والأستاذ المشارك جلين جي كاكبرزاك، والأستاذ المشارك إيفو لابي من مركز سوينبيرن للفيزياء الفلكية والحوسبة الفائقة. .

“لقد كان هذا جهدًا جماعيًا إلى حد كبير، بدءًا من مسوحات السماء بالأشعة تحت الحمراء التي بدأناها في عام 2010 والتي أدت إلى تحديد هذه المجرة على أنها غير عادية، إلى ساعاتنا الطويلة في كيك و تلسكوب كبير جداً حيث حاولنا، لكننا فشلنا في تأكيد ذلك، حتى العام الماضي حيث بذلنا جهدًا هائلاً لمعرفة كيفية معالجة بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي وتحليل هذا الطيف.

تقول الدكتورة ثيميا ناناياكارا، التي قادت التحليل الطيفي لبيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي: “إننا نتجاوز الآن ما كان ممكنًا لتأكيد أقدم الوحوش الضخمة الهادئة الموجودة في أعماق الكون”.

“هذا يدفع حدود فهمنا الحالي لكيفية تشكل المجرات وتطورها. والسؤال الرئيسي الآن هو كيف تتشكل بهذه السرعة في وقت مبكر جدًا من الكون، وما هي الآليات الغامضة التي تؤدي إلى منعها من تكوين النجوم فجأة عندما يفعل ذلك بقية الكون.

أستاذ مشارك كلوديا لاغوس من جامعة غرب أستراليا عقدة المركز الدولي لأبحاث علم الفلك الراديوي (إيكرار) كان حاسما في تطوير النمذجة النظرية لتطور تركيزات المادة المظلمة للدراسة.

وتقول: “إن تكوين المجرة يتحدد إلى حد كبير بكيفية تركيز المادة المظلمة”. “إن وجود هذه المجرات الضخمة للغاية في وقت مبكر جدًا من الكون يشكل تحديات كبيرة لنموذجنا القياسي لعلم الكون. وذلك لأننا لا نعتقد أن هياكل المادة المظلمة الضخمة التي تستضيف هذه المجرات الضخمة لم يكن لديها الوقت الكافي لتتشكل بعد. هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لفهم مدى شيوع هذه المجرات ولمساعدتنا على فهم مدى ضخامة هذه المجرات حقًا.

ويأمل البروفيسور جلازبروك أن يكون هذا بمثابة فتح جديد لفهمنا لفيزياء المادة المظلمة.

“لقد وجد تلسكوب جيمس ويب الفضائي أدلة متزايدة على تشكل المجرات الضخمة في وقت مبكر. وتسجل هذه النتيجة رقما قياسيا جديدا لهذه الظاهرة. على الرغم من أنه ملفت للنظر للغاية، إلا أنه مجرد كائن واحد. لكننا نأمل في العثور على المزيد، وإذا فعلنا ذلك فسوف يفسد أفكارنا حول تكوين المجرات».

المرجع: “مجرة ضخمة شكلت نجومها عند z ~ 11” بقلم كارل جلازبروك، ثيميا ناناياكارا، كورنتين شرايبر، كلوديا لاغوس، لاليتوادي كاوينوانيتشاكيج، كولين جاكوبس، هاري تشيتندن، غابرييل برامر، جلين جي كابرزاك، إيفو لابي، دانيلو مارشيسيني ، ز. سيميل مارسان، باسكال أ. أويش، كيسي بابوفيتش، ريا-سيلفيا ريموس، كيم-في إتش. تران، جيمس إسديل وأنجيل تشاندرو-غوميز، 14 فبراير 2024، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-024-07191-9