كشفت الصورة المذهلة للكون بالأشعة تحت الحمراء العميقة المأخوذة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن 42 صورة جديدة بعدسة المجرات وكشفت عن شكل العدسة لعمق غير مسبوق ، مما قد يساعدنا على رؤية المجرات الأولى.
الوحي من تلسكوب جيمس ويب الفضائي صورة ميدانية عميقة ، من قبل الرئيس الأمريكي جو بايدن في خاص حدث البيت الأبيض الذي تم احتجازه في 11 يوليو ، كان سرا يخضع لحراسة مشددة. تسابقت فرق من علماء الفلك ليكونوا أول من قام بتحليلها ، مع نشر ثلاث أوراق بحثية جديدة على خادم ما قبل الطباعة في المجتمع في غضون أسبوع من إصدار الصورة.
“لقد جرفنا قليلا ، لأكون صادقا!” قالت بريندا فراي ، عالمة الفلك في مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا والمؤلفة المشاركة لإحدى الأوراق ، لموقع ProfoundSpace.org. “عادة لدينا إشعار قبل عام أو عامين ، لكن لم يره أحد [this release] تصل في هذا الوقت “.
صالة عرض: الصور الأولى من تلسكوب جيمس ويب الفضائي
متعلق ب: كيف يعمل تلسكوب جيمس ويب الفضائي بالصور
ال المجرة مجموعة SMACS J0723.3-7327 ، والمعروفة باسم SMACS J0723 باختصار ، هي واحدة من مجموعة من مجموعات المجرات التي يصورها ويب لمسوحات عدسات الجاذبية المختلفة. علاوة على ذلك ، قال فراي ، لم يكن هناك شيء استثنائي حول SMACS J0723 – حتى الآن.
“تم اختياره بشكل جميل [to be one of the first images] لأنها كانت هدفًا غير معروف نسبيًا “.
عدسة الجاذبية هي ظاهرة تؤدي فيها جاذبية جسم ضخم جدًا إلى انحناء الفضاء إلى شكل مشابه للعدسة البصرية ، مما يتسبب في تشويه الضوء من كل ما هو خلف العدسة وتضخيم السطوع. تعتبر مجموعات المجرات عدسات فعالة بشكل خاص لأنها تحتوي على كمية هائلة من الكتلة (في حالة SMACS J0723 ، حوالي 100 تريليون ضعف كتلة الشمس) في حجم مضغوط نسبيًا يبلغ قطره حوالي 3 إلى 5 ملايين سنة ضوئية في قطر الدائرة. .
المسوحات السابقة تلسكوب هابل الفضائي والمتقاعدين مرصد هيرشل الفضائي عثروا على عدد قليل من صور العدسات لمجرات الخلفية في ملاحظاتهم SMACS J0723. لكن Webb يأخذ الصيد إلى مستوى جديد تمامًا.
اكتشف فريق Frye ، بقيادة طالب الدراسات العليا ماسيمو باسكال من جامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، 42 صورة عدسة جديدة في خلفية صورة المجال العميق الجديدة. يمكن لعدسات الجاذبية أن تخلق صورًا متعددة لنفس المجرة ، لذا فإن هذه الصور الـ 42 تمثل 19 مجرة فردية. قام فريق آخر بقيادة غابرييل كامينها Gabriel Caminha من معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية في ألمانيا بإحصاء 27 صورة عدسة جديدة.
مهما كانت النتيجة النهائية ، فإن هذه الصور العدسية تسمح للعلماء بتحسين خريطة لكيفية ظهور المادة – سواء كانت مرئية أم غامق – يتم توزيعه في مجموعة SMACS J0723 ، ويؤدي بدوره إلى تشكيل شكل العدسة. خلصت إحدى الأوراق الجديدة ، من فريق بقيادة غيوم ماهلر من جامعة دورهام ، إلى أن معظم الكتلة تتركز في ألمع وأضخم مجرة في العنقود.
قال باسكال لموقع ProfoundSpace.org: “لا تصف نماذجنا الكتلة فحسب ، بل يمكننا أيضًا استخدامها لوصف تكبير هذه الصور العدسية”.
المجرة المؤكدة الأكثر بُعدًا حاليًا هي كائن بعيد يُعرف باسم GN-z11التي بها انزياح أحمر قدره 11.09 ، مما يعني أننا نراها كما كانت موجودة قبل 13.4 مليار سنة ، أي بعد 400 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. (يشير “الانزياح الأحمر” إلى تمدد الطول الموجي للضوء الذي يحدث عندما يتمدد الكون بين جسم بعيد والمشاهد. وكلما زاد عامل الانزياح الأحمر ، كلما كان مصدر الضوء بعيدًا.)
المرشح الأكثر بعدًا هو HD1، الذي تم اكتشافه عند انزياح أحمر يبلغ 13 ، يبدو لنا أنه كان بالكاد 300 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. ومؤخرا ، النتائج الأولى لويب حددت مجرة أخرى مرشحة للانزياح الأحمر 13 ، تسمى GLASS-z11. ومع ذلك ، لم يؤكد علماء الفلك الانزياح الأحمر لـ HD1 أو GLASS-z11.
من المتوقع أن يحطم Webb كلا هذين الرقمين القياسيين للانزياح الأحمر ، على الرغم من أنه لا يزال يتعين تحديد ما إذا كانت أي من المجرات ذات العدسة التي شوهدت في SMACS J0723 أبعد من Gn-z11 أو HD1. يهتم باسكال وفري برسم خرائط لظاهرة تسمى “المنحنى الحرج” ، لأنه على طول هذه المنحنيات ، تطبق عدسة الجاذبية أكبر قوة مكبرة ، وحيث من المرجح أن يرى علماء الفلك المجرات الأولى.
قال فراي: “التكبير النموذجي في مجموعة العدسة يقارب 10 أضعاف ، وهذا لا يكفي لرؤية المجرات الأولى”. “ولكن إذا نظرنا بالقرب من المنحنى الحرج ، فهذا هو المكان الذي تتضخم فيه الأشياء مئات أو حتى آلاف المرات.”
فكر في المنحنى الحرج على أنه مثل الخطوط الكنتورية على خريطة طبوغرافية لسطح أرض. كلما تم تجميع هذه الخطوط الكنتورية معًا ، زاد ارتفاع نقطة معينة على السطح. وبالمثل ، فإن المنحنى الحرج هو المكان الذي تتجمع فيه الخطوط الكنتورية لإمكانات الجاذبية معًا ، وكلما زاد تكتلها ، زادت قوة تلك الإمكانات والتكبير المصاحب. يمكن أن يعطي موقع وشكل صور العدسة إشارة إلى مكان المنحنى الحرج.
قال فراي: “في النهاية ما نريد القيام به هو النظر على طول المنحنى الحرج حيث يكون التكبير أعلى ، وهذا هو المكان الذي سنجد فيه مجرات الانزياح الأحمر الأعلى”.
هذا هو السبب في أن ثلاثية ويب الأولية لأوراق المجال العميق الجديدة تركز على نمذجة كمية وتوزيع المادة في الكتلة الأمامية ، وبالتالي شكل العدسة وموقع المنحنى الحرج.
ومع ذلك ، يمكن أن تخبرنا النمذجة أيضًا عن تاريخ العنقود المجري.
قال باسكال: “وجدنا أن التوزيع الشامل ممتد أكثر قليلاً مما كان متوقعاً”. “ربما يقول هذا الكثير عن سجل دمج الكتلةويمكننا أن نستنبط من ذلك وأن نتعلم شيئًا عن تكوين الكتلة ككل ، والذي يحدث في بيئة شديدة الفوضى حيث الجاذبية كل هذه المجرات تجذب بعضها البعض “.
تتمثل الخطوة التالية المباشرة لفريق باسكال وفراي ومؤلفي البحثين الأخريين في متابعة عملية مراجعة الأقران لرؤية هذه النتائج منشورة في المجلات العلمية. Au-delà de cela, les données du NIRISS (Near Infrared Imager and Slitless Spectrograph) de Webb sont en attente d’analyse et devraient aider les scientifiques à déterminer les décalages vers le rouge spectroscopiques des galaxies à lentilles et à voir à quelle distance elles يتواجدون. (تم التقاط الصورة العميقة بواسطة NIRCam ، كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة).
قال باسكال: “قبل أن يتخيلها ويب ، لم يكن SMACS J0723 هو نجم العرض”. “الآن فجأة هناك ورقة تلو الأخرى عليها ، والتي تُظهر حقًا مدى قوة ويب ويب ، في الكشف عن أشياء لم نتمكن من رؤيتها من قبل.”
يمكن الاطلاع على المنشور المسبق لمقالة باسكال وفري هنا. العنصران الآخران متاحان هنا و هنا.
تابع كيث كوبر على تويتر @ 21stCenturySETI. تابعنا على تويتر تضمين التغريدة و على الفيسبوك.
