الشبكة الكونية هي بنية الكون واسعة النطاق. إذا كان بإمكانك مشاهدة كوننا يتكشف من الانفجار العظيم حتى اليوم ، يمكنك أن ترى هذه الخيوط (والفراغات بينها) تتشكل عبر الزمن. الآن ، حدد علماء الفلك الذين يستخدمون JWST عشر مجرات تشكل نسخة مبكرة من هذا الهيكل بعد 830 مليون سنة فقط من بداية الكون.
بدأت “الشبكة الكونية” كتقلبات في الكثافة في بدايات الكون. بعد بضع مئات الملايين من السنين من الانفجار العظيم ، تكثفت المادة (في الشكل الغازي البدائي) في عقيدات عند تقاطعات الصفائح والخيوط الغازية في الشبكة المبكرة. قدمت هذه العقد والخيوط النجوم والمجرات الأولى. عندما ينظر علماء الفلك إلى الوراء في الوقت المناسب ، فمن الطبيعي أن يبحثوا عن الإصدارات المبكرة من الشبكة الكونية. سمحت لهم تقنية JWST بالنظر إلى الوراء إلى أضعف الأشياء وأضعفها منذ الانفجار العظيم.
المجرات العشر التي وجدها الفريق مصطفة في خيط رفيع طوله ثلاثة ملايين سنة ضوئية مثبت بواسطة كوازار لامع. فاجأ مظهره الفريق من حيث حجمه ومكانته في التاريخ الكوني. قال فيج وانج من جامعة أريزونا في توكسون ، الباحث الرئيسي في المشروع: “هذه واحدة من أقدم الهياكل الخيطية التي وجدها الناس مرتبطة بكوازار بعيد”.
تطمح لفهم الكون المبكر والشبكة الكونية
تعد ملاحظات JWST جزءًا من مشروع رصد يسمى ASPIRE: المسح الطيفي للهالة التابعة في عصر إعادة التأين. وهي تستخدم كلاً من صور وأطياف 25 كوازاراً منذ أن بدأ الكون يتوهج بعد “العصور المظلمة”. الفكرة هي دراسة تشكيل المجرات المبكرة وولادات الثقوب السوداء الأولى. بالإضافة إلى ذلك ، يأمل الفريق في فهم كيفية إثراء الكون المبكر بالعناصر الثقيلة (المعادن) وكيف كان يتصرف خلال حقبة إعادة التبلور.
تعد أهداف ASPIRE جزءًا مهمًا من فهم أصل الكون وتطوره. قال عضو الفريق: “إن العقدين الأخيرين من البحث الكوني قد أعطانا فهمًا قويًا لكيفية تشكل وتطور الشبكة الكونية. تهدف ASPIRE إلى فهم كيفية ربط أصل الثقوب السوداء فائقة الكتلة المبكرة بقصتنا الحالية عن تكوين النظام الكوني”. أوضح جوزيف هينافي من جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا.
ركز على الثقوب السوداء المبكرة
تستدعي النجوم الزائفة عبر الزمان والمكان. إنها مدعومة بالثقوب السوداء الهائلة التي تنتج كميات لا تصدق من الضوء والانبعاثات الأخرى بواسطة نفاثات قوية. يستخدمها علماء الفلك كشموع قياسية لقياسات المسافة وكوسيلة لمسح مناطق الفضاء الشاسعة التي يمر الضوء من خلالها.
وجدت دراسة ASPIRE ثقوبًا سوداء في ثمانية أشباه على الأقل تشكلت في غضون مليار سنة من الانفجار العظيم. تبلغ كتلة هذه الثقوب السوداء 600 مليون إلى 2 مليار ضعف كتلة الشمس. إنها في الواقع كبيرة جدًا وتثير الكثير من الأسئلة حول نموها السريع. “لإنشاء هذه الثقوب السوداء الهائلة في مثل هذه الفترة القصيرة من الزمن ، يجب استيفاء معيارين. أولاً ، عليك أن تبدأ من ثقب أسود هائل” بذرة “. ثانيًا ، حتى لو بدأت هذه البذرة بكتلة تساوي ألف شمس ، سوف تستمر في النمو بمليون ضعف أقصى معدل ممكن على مدار حياتها بأكملها لتراكم المواد “، أوضح وانغ.
لكي تنمو هذه الثقوب السوداء ، كانت بحاجة إلى الكثير من الوقود. كانت مجراتهم أيضًا ضخمة جدًا ، مما قد يفسر الثقوب السوداء الهائلة في قلوبهم. لا تقوم تلك الثقوب السوداء بامتصاص الكثير من المواد فحسب ، بل يؤثر طردها أيضًا على تكوين النجوم. قال يانغ: “الرياح القوية من الثقوب السوداء يمكن أن تمنع تشكل النجوم في المجرة المضيفة. وقد لوحظت مثل هذه الرياح في الكون القريب ، لكن لم يتم رصدها مباشرة في عصر إعادة التنظيم”. “كمية الرياح مرتبطة ببنية الكوازار. في ملاحظات ويب ، نرى أن مثل هذه الرياح كانت موجودة في الكون المبكر.
لماذا العصر؟
كثيرًا ما نسمع عن علماء الفلك الذين يرغبون في الرجوع إلى عصر إعادة التأين. لماذا هذا الهدف القاسي؟ إنه يعطي الوقت الذي تشكلت فيه النجوم والمجرات الأولى. بعد الانفجار العظيم ، كان الكون الرضيع في حالة أكثر سخونة وكثافة. نسمع أحيانًا أنه يشار إليه على أنه الحساء البدائي للكون. ثم انطلق التوسع وبدأت الأمور تهدأ. سمح هذا للإلكترونات والبروتونات بالاتحاد لتشكيل أول ذرات متعادلة للغاز. هذا سمح للطاقة الحرارية من الانفجار العظيم أن تتبدد. اكتشف علماء الفلك هذا الإشعاع. يتم إزاحته باللون الأحمر إلى منطقة الميكروويف من الطيف الكهرومغناطيسي. يطلق علماء الفلك على هذا الإشعاع “إشعاع الخلفية الكونية الميكروي” (CMB).
كان لهذا الجانب من الكون المبكر تقلبات صغيرة في الكثافة في مادته المتوسعة. هذه المادة هي هيدروجين محايد. لا نجوم أو مجرات بعد. لكن في النهاية ، بدأت هذه المناطق شديدة الكثافة تتحد تحت تأثير قوة الجاذبية ، مما تسبب في تراكم المادة المحايدة أيضًا. أدى هذا إلى مزيد من الانهيار للمناطق الأكثر كثافة ، مما أدى في النهاية إلى ولادة النجوم الأولى. قاموا بتسخين المواد المحيطة ، والتي أحدثت ثقوبًا في المناطق المحايدة – وهذا سمح للضوء بالمرور خلالها. في الأساس ، سمحت الثقوب (أو الفقاعات) في الغاز المحايد للإشعاع المؤين بالسفر لمسافات كبيرة في الفضاء. كانت هذه بداية عصر إعادة التأين. بعد مليار سنة من الانفجار العظيم ، تأين الكون تمامًا.
إذن ، كيف نفسر الثقوب السوداء فائقة الكتلة المبكرة؟
من المثير للاهتمام أن تلك المجرات المبكرة التي اكتشفها JWST ، مع أشباهها ، كانت بالفعل في مكانها بالكامل ، مع وجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكزها. يبقى السؤال الرئيسي: كيف نما بهذه السرعة؟ قد يخبر وجودهم علماء الفلك شيئًا عن “الكثافة الزائدة” في الكون الرضيع. أولاً ، يتطلب تكوين “بذرة” الثقب الأسود منطقة شديدة الكثافة مليئة بالمجرات.
ومع ذلك ، حتى الآن ، اكتشفت الملاحظات قبل اكتشاف JWST عددًا قليلاً فقط من كثافات الزائدة بين النجوم حول الثقوب السوداء فائقة الكتلة المبكرة. سيحتاج علماء الفلك إلى إجراء المزيد من الملاحظات خلال هذه الحقبة لشرح السبب. سيساعد مشروع ASPIRE في معالجة الأسئلة المتعلقة بالتغذية المرتدة بين تشكل النجوم وتكوين الثقب الأسود في هذه الحقبة المبكرة من الكون. على طول الطريق ، يجب رؤية العديد من أجزاء الهيكل الأكبر للشبكة الكونية للكون أثناء تشكلها.
للمزيد من المعلومات
تحدد شبكة ويب ناسا أقدم خيوط الشبكة الكونية
مسح طيفي للهالات المتحيزة في عصر إعادة التأين (ASPIRE): يكشف JWST az = 6.61 عن نظام خيطي حول الكوازار.