يبدو أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) وجد العديد من المجرات التي أصبحت ضخمة جدًا بعد وقت قصير جدًا من الانفجار العظيم ، إذا كان من الممكن تصديق النموذج القياسي لعلم الكونيات.
في دراسة نشرت في علم الفلك الطبيعياكتشف مايك بويلان كولشين ، الأستاذ المشارك في علم الفلك بجامعة تكساس في أوستن ، أن ستة من أقدم وأكبر المجرات المرشحة التي رصدها JWST حتى الآن تتعارض مع التفكير السائد في علم الكونيات.
في الواقع ، يقدر باحثون آخرون أن كل مجرة شوهدت بين 500 و 700 مليون سنة بعد الانفجار العظيم ، ومع ذلك فهي أكبر بعشرة مليارات مرة من شمسنا. يبدو أن إحدى المجرات أكبر كتلة من مجرة درب التبانة ، على الرغم من أن مجرتنا كان لديها مليارات السنين الإضافية لتتشكل وتنمو.
وقالت بويلان كولشين: “إذا كانت الجماهير على حق ، فنحن في منطقة مجهولة”. “سنحتاج إلى شيء جديد جدًا حول تكوين المجرات أو تغيير في علم الكونيات. أحد الاحتمالات الأكثر تطرفًا هو أن الكون توسع بسرعة أكبر بعد الانفجار العظيم بسرعة أكبر مما لا نتوقعه ، الأمر الذي قد يتطلب قوى وجسيمات جديدة.”
ولكي تتشكل المجرات بهذه السرعة بهذا الحجم ، سيتعين عليها أيضًا تحويل ما يقرب من 100٪ من غازها المتاح إلى نجوم.
قال بويلان كولشين: “نرى عادةً ما لا يزيد عن 10٪ غاز يتحول إلى نجوم”. “لذا في حين أن تحويل 100٪ من الغاز إلى نجوم هو تقنيًا في حدود ما هو ممكن نظريًا ، فمن الصحيح أنه سيتطلب شيئًا مختلفًا تمامًا عما نتوقعه.”
على الرغم من كل الإثارة الشديدة التي تثيرها ، فقد قدمت JWST لعلماء الفلك معضلة مقلقة. إذا تم تأكيد الكتل والوقت منذ الانفجار العظيم لهذه المجرات ، فقد تكون هناك حاجة لإجراء تغييرات أساسية على النمط السائد في علم الكونيات – ما يسمى بنموذج الطاقة المظلمة + المادة المظلمة الباردة (ΛCDM) ، والذي وجه علم الكونيات منذ أواخر التسعينيات – .
سواء كانت هناك طرق أخرى لتشكيل المجرات أسرع مما تسمح به ΛCDM ، أو ما إذا كان هناك المزيد من المواد المتاحة لتشكيل النجوم والمجرات في الكون المبكر أكثر مما كان يعتقد سابقًا ، يجب على علماء الفلك تغيير طريقة تفكيرهم السائدة.
تعد أوقات وكتل المجرات الست تقديرات أولية وستتطلب مزيدًا من التأكيد عن طريق التحليل الطيفي ، وهي طريقة تقسم الضوء إلى طيف وتحلل سطوع الألوان المختلفة. يمكن أن يشير مثل هذا التحليل إلى أن الثقوب السوداء المركزية فائقة الكتلة ، والتي يمكن أن تسخن الغاز المحيط ، يمكن أن تجعل المجرات أكثر إشراقًا ، لذلك تبدو أكثر ضخامة مما هي عليه في الواقع.
أو ربما تُرى المجرات فعليًا في وقت متأخر كثيرًا عما كان متوقعًا في الأصل بسبب الغبار الذي تسبب في تحول لون ضوء المجرة إلى اللون الأحمر ، مما يعطي الوهم بأن تكون أكثر سنين ضوئية وبالتالي في وقت أطول.
تأتي بيانات المجرة من التحقيق العلمي في النشر المبكر للتطور الكوني (CEERS) ، وهي مبادرة JWST متعددة الوكالات بقيادة عالم الفلك في جامعة أوستن ستيفن فينكلشتاين.
قد يشارك مشروع JWST التعاوني الجاري ، COSMOS-Web ، الذي تشارك في قيادته Caitlin Casey من UT Austin ، في التحليل الطيفي ويلقي مزيدًا من الضوء على النتائج للمساعدة في حل المعضلة. يغطي COSMOS-Web مساحة تبلغ حوالي 50 مرة أكبر من CEERS ومن المتوقع أن يكتشف آلاف المجرات.
قال بويلان كولشين: “سيكون مثالياً لاكتشاف أندر وأضخم المجرات في العصور المبكرة ، وهو ما سيخبرنا كيف نشأت أكبر المجرات والثقوب السوداء في الكون المبكر بهذه السرعة”.
نُشر الاكتشاف الأولي وتقديرات الكتل والانزياحات الحمراء للمجرات الست المرشحة في طبيعة في فبراير من قبل فريق بقيادة جامعة سوينبرن للتكنولوجيا في أستراليا.
مزيد من المعلومات:
مايكل بويلان كولشين ، اختبار الإجهاد ΛCDM مع المجرات المرشحة للانزياح الأحمر العالي ، علم الفلك الطبيعي (2023). DOI: 10.1038 / s41550-023-01937-7. www.nature.com/articles/s41550-023-01937-7
