ناسا
كانت البيانات من تلسكوب ويب الفضائي في أيدي علماء الفلك خلال الأسابيع القليلة الماضية فقط ، لكنهم كانوا ينتظرون ذلك منذ سنوات ويبدو أن التحليلات جارية. كانت النتيجة أشبه بسباق في الزمن ، حيث اكتشفت الاكتشافات الجديدة أجسامًا تكونت أقرب وأقرب إلى الانفجار العظيم الذي أنتج كوننا. الأسبوع الماضي، أحد عمليات البحث هذه كشفت مجرة كانت موجودة بعد أقل من 400 مليون سنة من الانفجار العظيم. حدد مسح جديد هذا الأسبوع مجرة ظهرت بعد 233 مليون سنة فقط من ولادة الكون.
هذا الاكتشاف هو نتيجة ثانوية سعيدة للعمل الذي تم تصميمه للإجابة على سؤال أكبر: كم عدد المجرات التي يجب أن نتوقع رؤيتها في أوقات مختلفة بعد الانفجار العظيم؟
في الوقت
كما ذكرنا الأسبوع الماضي ، كان الكون المبكر معتمًا للضوء في جميع الأطوال الموجية التي تحمل طاقة أكثر مما هو مطلوب لتأين الهيدروجين. تقع هذه الطاقة في جزء الأشعة فوق البنفسجية من الطيف ، لكن الانزياح الأحمر الناجم عن 13 مليار سنة من توسع الكون قد نقل نقطة القطع هذه إلى جزء الأشعة تحت الحمراء من الطيف. للعثور على مجرات من هذا العصر ، نحتاج إلى البحث عن أجسام غير مرئية عند أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء الأقصر (بمعنى أن الضوء كان فوق عتبة الهيدروجين مرة واحدة) ، ولكنها تظهر بأطوال موجية أقل للطاقة.
كلما كان الحد الفاصل بين غير المرئي والمرئي في الأشعة تحت الحمراء أعمق ، كان الانزياح الأحمر أقوى وكلما كان الكائن بعيدًا. كلما كان الجسم بعيدًا ، كلما اقترب الوقت من الانفجار العظيم.
يمكن لدراسات هذه المجرات أن تخبرنا بشيء عن خصائصها الفردية. لكن تحديد مجموعة كبيرة من المجرات المبكرة يمكن أن يساعدنا في تحديد مدى سرعة تشكلها وتحديد أي تغييرات في ديناميات المجرات حدثت في وقت محدد في ماضي الكون. هذا التغيير بمرور الوقت في تردد الأجسام المرئية يسمى “وظيفة اللمعان” ، وقد تم العمل لتوصيف وظيفة اللمعان للمجرات المبكرة. لكن الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء للمجرات الأولى يمتصها الغلاف الجوي للأرض ، وبالتالي يجب تصويرها من الفضاء. وكان ذلك أحد أهداف تصميم تلسكوب ويب.
ركز العمل الجديد على فحص وظيفة اللمعان للمجرات التي تشكلت بعد فترة وجيزة (من الناحية الفلكية) بعد الانفجار العظيم. ولكن من خلال إنشاء فهرس للمجرات المبكرة ، اكتشف الباحثون ما يبدو أنه أقدم مجرة تم تصويرها على الإطلاق.
تعريف الوظيفة
استخدم الباحثون مصدرين للبيانات لإعادة بناء مظاهر المجرات في أوقات مختلفة. تم إنتاج إحداها عن طريق تحليل العمل المنجز باستخدام تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء الأرضية ( تلسكوب فيستا) وتلسكوب سبيتزر الفضائي ، وكلاهما صور مجرات أقدم نسبيًا عندما أنتجا الضوء الذي يصل الآن إلى الأرض ، بعد حوالي 600 مليون سنة أو أكثر بعد الانفجار العظيم. البيانات الأخرى المتضمنة التي تم إنشاؤها بواسطة Webb ، بما في ذلك مجموعات البيانات التي تم تحليلها في المقالة أبلغنا عن ومنطقة مصورة في أول نشر للصور العامة. في جميع الحالات ، بحث الباحثون عن الشيء نفسه: أجسام موجودة في موجات الأشعة تحت الحمراء الأطول ولكنها غائبة عند الأطوال الموجية الأقصر.
في المجموع ، حدد الفريق 55 مجرة بعيدة ، 44 منها لم تتم ملاحظتها من قبل. تسعة وثلاثون منهم تأتي من بيانات ويب ، وهذا الرقم يشمل المجرتين القديمتين اللتين تم تحديدهما الأسبوع الماضي. الأرقام ليست دقيقة بشكل خاص في حالات الانزياح الأحمر الأعلى ، حيث تعتمد على مجرة واحدة أو مجرتين فقط. لكن بشكل عام ، يشير الاتجاه إلى انخفاض تدريجي في الأجسام المرئية حتى بضع مئات الملايين من السنين منذ الانفجار العظيم ، دون حدوث تغييرات أو فواصل مفاجئة.
لكن المدهش هو أن هناك بيانات لمجرة عند انزياح أحمر كبير للغاية (z = 16.7 ، لأولئك الذين يفهمون هذه الأشياء). هذا يضعها بعد أقل من 250 مليون سنة من الانفجار العظيم. تعتمد هذه المسافة جزئيًا على حقيقة أن أول مرشح للطول الموجي يظهر فيه الكائن يظهر أنه خافت جدًا هناك ، مما يشير إلى أنه خافت عند الأطوال الموجية التي يتركها المرشح خلفه. يشير هذا إلى أن قطع الضوء الناتج عن الهيدروجين يقع بالقرب من حافة نطاق المرشح.
مثل المجرات البعيدة التي تم وصفها الأسبوع الماضي ، يبدو أيضًا أن لديها ما يعادل مليار شمس في شكل نجوم. يقدر الباحثون أنه كان من الممكن أن يبدأ في تكوين النجوم في وقت مبكر يعود إلى 120 مليون سنة بعد الانفجار العظيم ، وبالتأكيد فعل ذلك منذ حوالي 220 مليون سنة.
الباحثون واثقون تمامًا من أن هذه المجرة الجديدة تمثل اكتشافًا حقيقيًا: “بعد بحث مكثف ، لم نتمكن حاليًا من العثور على تفسير معقول لهذا الجسم ، بخلاف مجرة ذات انزياح أحمر جديد.” ومن خلال إضافة تأكيد ثانٍ مستقل لاكتشافات المجرات السابقة ، فإنه يزيد بشكل كبير من ثقتنا في تلك الاكتشافات. كل هذا يشير إلى أن التلسكوب الجديد يفي بوعده ، على الأقل عندما يتعلق الأمر بالمجرات المبكرة.
السؤال الكبير الآن هو ماذا سيحدث عند الإشارة إلى مناطق ذات عدسات عالية ، والتي قد تكون قادرة على تكبير الأجسام إلى نقطة يمكننا فيها تصوير الهياكل داخل هذه المجرات المبكرة. من المحتمل أننا قمنا بهذا بالفعل ، ولكن سيتعين علينا انتظار ظهور الأوصاف في ملف arXiv.
ملف arXiv. رقم مجردة: 2207.12356 (حول arXiv).
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”