 ، دايتشي كاشينو (جامعة ناغويا) ، جوريت ماتي (ETH زيورخ) ، كريستينا إيلرز (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) ، روب سيمكو (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) ، رونغمون بوردولوي (NCSU) ، Ruari Mackenzie (ETH Zurich) ، Alyssa Bacon (STScI) ، Ruari Mackenzie (ETH Zurich) *
منذ زمن بعيد ، عندما كان الكون فتيًا ، كان من الصعب جدًا رؤيته. في أول مليار سنة بعد الانفجار العظيم ، امتلأ الفضاء بين النجوم والمجرات بسحب من غاز الهيدروجين البارد ، والتي امتصت كل الضوء. وبالتالي ، إذا كانت هناك حياة ذكية في ذلك الوقت ، فلن يروا شيئًا سوى الظلام في الفضاء – لا نجوم أو مجرات أخرى معروفة لهم.
لقد حان وقت في ما يسميه علماء الفلك عصر إعادة التأين ، عندما تحول كل غاز الهيدروجين من معتم إلى شفاف أثناء تسخينه وتأينه. علم الفلكيون أن هذه العملية حدثت (لن نرى الكون حتى لو لم يكن موجودًا). ومع ذلك ، ليس لديهم دليل قوي على كيفية حدوث ذلك.
اقرأ أكثر: ربما اكتشف JWST مجرات “ضخمة بشكل مستحيل” في الكون المبكر
الآن ، استخدم فريق من الباحثين بقيادة سايمون ليلي من ETH Zurich في سويسرا – مجرات خط الانبعاث والغاز بين المجرات في عصر إعادة التأين أو EIGER – تلسكوب جيمس ويب الفضائي لحل هذا اللغز.
بتركيز ويب على الفجوة الصغيرة بين الأبراج الحوت وأندروميدا ، وجه الفريق التلسكوب مباشرة إلى جسم ساطع قديم يسمى كوازار J0100 + 2802. الكوازار هو ثقب أسود فائق الكتلة في مركز المجرة يطلق كميات هائلة من الطاقة أثناء استهلاكه للمادة ، والكوازارات هي بعض من ألمع الأجسام في الكون.
يصور انطباع هذا الفنان كيف يبدو الكوازار البعيد عن قرب. الائتمان: ESO / M. كورنميسر
ومع ذلك ، فإن فريق EIGER ليس مهتمًا فقط بالكوازارات. كما استخدموا Webb لدراسة كيفية مرور الضوء من الكوازار عبر الغازات في طريقه من J0100 + 2802 إلى أدوات التلسكوب.
“بينما كان ضوء الكوازار يتحرك نحونا عبر بقع مختلفة من الغاز ، إما أنه يمتص بواسطة الغاز المعتم أو يتحرك بحرية عبر الغاز الشفاف.” ناسا قالت.
من خلال الجمع بين البيانات من Webb والملاحظات المماثلة التي تم جمعها بواسطة تلسكوب ESO الكبير جدًا وتلسكوب ماجلان في مرصد WM Keck في هاواي ومرصد Las Campanas ، قام فريق EIGER بمطابقة سلوك الضوء مع مواقع المجرات المبكرة. خط الرؤية إلى J0100 + 2802.
تم تصوير كل هذه المجرات الست بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا ، وظهرت عندما كان عمر الكون حوالي 900 مليون سنة. الاعتمادات: سيمون ليلي (ETH زيورخ) ، دايتشي كاشينو (جامعة ناغويا) ، يوريت ميثي (ETH زيورخ) ، كريستينا إيلرز (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) ، روب سيمكو (معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا) ، رونغمون بوردولوي (NCSU) ، روري ماكنزي (ETH زيورخ) ؛ معالجة الصور: أليسا بيكون (STScI) ، روري ماكاي
“[These early galaxies] أكثر فوضوية من تلك الموجودة في الكون القريب “، كما يقول المؤلف الرئيسي Jorid Matthi من ETH Zurich. واحد وبناءً على هذه الملاحظات ، في ثلاث أوراق للمجموعة ، بيان صحفي. “ويب كانوا يشكلون النجوم بنشاط ويطلقون العديد من المستعرات الأعظمية. كان لديهم بعض الشبان المغامرين للغاية!”
كشفت النتائج أن كل مجرة محاطة بغطاء من الغاز الساخن المؤين الشفاف يصل عرضه إلى مليوني سنة ضوئية. للحصول على إحساس بالحجم ، فإن أقرب جار كبير لمجرتنا ، مجرة أندروميدا ، يبعد حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية.
قال المؤلف الرئيسي دايتشي كاشينو Daiichi Kashino من جامعة ناغويا: “لا يُظهر الويب بوضوح أن هذه المناطق المرئية توجد حول المجرات فحسب ، بل قمنا أيضًا بقياس حجمها”. واحدة أخرى وأوضح في الوثائق التي كتبها المجموعة بيان صحفي. “باستخدام بيانات ويب ، نرى أن المجرات تعيد تأيين الغاز من حولها.”
كما تم تلخيصه في الرسم البياني أدناه ، كانت المجرات الأولى في الكون مسؤولة عن إحداث حقبة إعادة التأين.
أربع مراحل لعهد إعادة التأين. الائتمان: ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، وكالة الفضاء الكندية ، جويس كانغ (STScI)
أثناء مرورهم بتكوين النجوم وموت المجرات من خلال المستعرات الأعظمية ، كان الإشعاع الصادر عن هذه المجرات هو الذي سخن غاز الهيدروجين وتأينه ، مما حوّله من معتم إلى شفاف. هذه الفقاعات من الغاز المؤين الشفاف تتوسع وتتجمع ، مما يسمح للضوء بالانتقال بعيدًا عبر الكون.
لا تفوت: كوكب المشتري يترأس زحل بـ 92 قمرا مؤكدا
لا يزال هناك العديد من الألغاز التي يتعين حلها
بينما أجابوا على سؤال ما الذي أدى في النهاية إلى الكون الظاهر 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 في مجرات ، اعتقد علماء الفلك أن لديهم فكرة جيدة عن عدد المجرات التي سيجدونها في الكون المبكر. لكن، يكشف ويب عن الأرقام تجاوز تلك التوقعات.
وأوضح كاشينو: “توقعنا تحديد بضع عشرات من المجرات التي كانت في عصر إعادة التأين – لكننا كنا قادرين على التقاط 117 مجرة بسهولة”.
أيضًا ، سمحت البيانات التي جمعها ويب للفريق بقياس كتلة الثقب الأسود الهائل الذي يعمل على تشغيل الكوازار J0100 + 2802. ووجدوا أن هذا يشير إلى قرص كوني كتلته حوالي 10 مليار مرة كتلة شمسنا. إنه أكبر ثقب أسود فائق الكتلة معروف في بدايات الكون.
قالت آنا كريستينا إيلرز من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، المؤلف الرئيسي للفريق: “ما زلنا لا نستطيع تفسير كيف تمكنت النجوم الزائفة من النمو بهذه الضخامة في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون”. الورقة الثالثةلوكالة ناسا.
“هذا لغز آخر يجب حله!”