يشهد تلسكوب جيمس ويب الفضائي فجر ضوء النجوم

الملاحظات الرائدة ل تلسكوب جيمس ويب الفضائي تشير نتائج اندماج المجرات المبكر إلى تكوين نجمي أسرع وأكثر كفاءة مما كان يُعتقد سابقًا، مما يكشف عن تجمعات نجمية معقدة ويتحدى النظريات الكونية الحالية.

• نمت المجرات والنجوم بشكل أسرع بعد ذلك الانفجار العظيم بشرط.
• تُظهر الصور التفصيلية لإحدى المجرات الأولى أن النمو كان أسرع بكثير مما كنا نعتقد.

قام فريق بحث دولي بملاحظات تفصيلية غير مسبوقة لأول اندماج مجرات تمت ملاحظته على الإطلاق. فهي تشير إلى أن النجوم نمت بسرعة وكفاءة أكبر بكثير مما كنا نعتقد.

واستخدموا تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) لمراقبة الجسم الضخم كما بدا بعد 510 مليون سنة من الانفجار الكبير، أو قبل حوالي 13 مليار سنة.

يقول الدكتور كيت بوييت، باحث المجرات المبكرة في ASTRO 3D من جامعة ملبورن: “عندما قمنا بهذه الملاحظات، كانت هذه المجرة أكبر بعشر مرات من أي مجرة ​​أخرى تم اكتشافها في وقت مبكر من الكون”. وهو المؤلف الرئيسي لمقالة نشرت مؤخرا في علم الفلك الطبيعي. تضم الورقة 27 مؤلفًا من 19 مؤسسة من أستراليا وتايلاند وإيطاليا والولايات المتحدة واليابان والدنمارك والصين.

يسمح تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي تم إطلاقه في عام 2021، لعلماء الفلك بمراقبة الكون المبكر بطريقة كانت مستحيلة في السابق. الأجسام التي ظهرت كنقاط ضوئية منفردة من خلال التلسكوبات السابقة مثل تلسكوب هابل الفضائيالكشف عن تعقيدها.

يُظهر تلسكوب جيمس ويب الفضائي تفاصيل اندماج مجرات ضخم قبل 13 مليار سنة. الائتمان: ASTRO3D

يقول البروفيسور ميشيل ترينتي، قائد موضوع ASTRO 3D First Galaxies ورئيس العقدة من ASTRO: “من المدهش أن نرى قوة تلسكوب جيمس ويب الفضائي في تقديم رؤية تفصيلية للمجرات الموجودة على حافة الكون المرئي وبالتالي في الوقت المناسب”. جامعة ملبورن. ويضيف البروفيسور ترينتي: “هذا المرصد الفضائي يغير فهمنا لتكوين المجرات المبكر”.

تُظهر الملاحظات المقدمة في هذا البحث مجرة ​​مكونة من عدة مجموعات مع مكونين في المجموعة الرئيسية وذيل طويل، مما يشير إلى اندماج مستمر لمجرتين في مجرة ​​واحدة أكبر.

“الاندماج لم يكتمل بعد. يمكننا أن نرى ذلك من حقيقة أننا نرى دائمًا مكونين. ربما يرجع الذيل الطويل إلى حقيقة أنه تم استبعاد بعض الأسئلة أثناء عملية الدمج. عندما يندمج شيئين، فإنهما يحرران بطريقة أو بأخرى بعضًا من المادة. يقول الدكتور بوييت: “يخبرنا هذا أن هناك اندماجًا وأنه أبعد اندماج على الإطلاق”.

هذه الملاحظة وغيرها باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي قادت علماء الفيزياء الفلكية إلى تعديل نماذجهم للسنوات الأولى للكون.

يقول الدكتور بوييت: «مع جيمس ويب، نرى المزيد من الأجسام في الكون المبكر أكثر مما توقعنا، وهذه الأجسام أيضًا أكبر حجمًا مما كنا نعتقد». “علم الكون لدينا ليس بالضرورة خاطئًا، لكن فهمنا لمدى سرعة تشكل المجرات ربما يكون خاطئًا، لأنها أكبر حجمًا مما كنا نعتقد أنه ممكن”.

المجرات القديمة الأخرى. الائتمان: ASTRO3D

تظهر النتائج التي توصل إليها فريق الدكتور بوييت أن هذه المجرات كانت قادرة على تجميع الكتلة بسرعة كبيرة أثناء اندماجها.

ولكن ليس فقط حجم المجرات والسرعة التي تنمو بها هي التي فاجأت الدكتور بوييت. تصف ورقته البحثية لأول مرة عدد النجوم التي تشكل المجرات المندمجة، وهي تفاصيل أخرى أصبحت ممكنة بفضل تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

“عندما قارنا تحليلنا الطيفي مع التصوير لدينا، اكتشفنا شيئين مختلفين. أخبرتنا الصورة أن عدد النجوم كان صغيرًا، لكن التحليل الطيفي تحدث عن نجوم قديمة جدًا. يقول بوييت: “لكن اتضح أن كلاهما صحيح؛ لأنه ليس لدينا مجموعة واحدة من النجوم، بل اثنين”.

“لقد كان السكان القدامى موجودين هناك لفترة طويلة ونعتقد أن اندماج المجرات ينتج نجومًا جديدة وهذا ما نراه في الصور – نجوم جديدة فوق السكان القدامى.”

تُظهر معظم الدراسات التي أجريت على هذه الأجسام البعيدة جدًا نجومًا صغيرة جدًا، ولكن هذا لأن النجوم الأصغر سنًا تكون أكثر سطوعًا وبالتالي يهيمن ضوءها على بيانات التصوير. ومع ذلك، يسمح تلسكوب جيمس ويب الفضائي بمثل هذه الملاحظات التفصيلية التي تمكن من التمييز بين المجموعتين.

يقول الدكتور بوييت: “إن الحقيقة هي أن التحليل الطيفي مفصل للغاية بحيث يمكننا رؤية السمات الدقيقة للنجوم القديمة التي تخبرنا أن هناك عددًا أكبر مما نعتقد”.

“هذا ليس مفاجئًا للغاية، فنحن نعلم أنه على مدار تاريخ الكون هناك قمم لتكوين النجوم الجديدة لأسباب مختلفة، مما يؤدي إلى تعدد السكان.

“لكن هذه هي المرة الأولى التي نراهم فيها بالفعل على هذه المسافة.”

الورقة لها آثار كبيرة على النمذجة الحالية.

“يمكن لعمليات المحاكاة لدينا أن تنتج جسمًا مشابهًا لذلك الذي لاحظناه، بنفس عمر الكون تقريبًا وبنفس الكتلة تقريبًا، لكن هذا نادر للغاية. نادر جدًا أنه يوجد واحد فقط في النموذج بأكمله. يقول الدكتور بوييت: “إن احتمالية رؤيتنا لهذا من خلال ملاحظاتنا تشير إلى أننا إما محظوظون بشكل لا يصدق أو أن عمليات المحاكاة لدينا خاطئة، وهذا النوع من الأجسام أكثر شيوعًا مما نعتقد”.

“ما نفتقده هو أن النجوم تتشكل بشكل أكثر كفاءة وربما هذا ما نحتاج إلى تغييره في نماذجنا.”

المرجع: “مجرة متفاعلة ضخمة بعد 510 مليون سنة من الانفجار الكبير” بقلم كريستان بوييت، ميشيل ترينتي، نيشا ليثوكاواليت، أنطونيلو كالابرو، بنيامين ميثا، غيدو روبرتس بورساني، نيكولو دالماسو، ليلان يانغ، باولا سانتيني، توماسو تريو، تاكر جونز. ، ألينا هنري، شارلوت أ. ماسون، تاكاهيرو موريشيتا، ثيميا ناناياكارا، نامراتا روي، شين وانغ، أدريانو فونتانا، إميليانو ميرلين، ماركو كاستيلانو، دييغو باريس، ماروشا براداتش، مات مالكان، دانيلو مارشيسيني، سارة ماسكيا، كارل جليزبروك، لورا بينتيريتشي. ، إيروس فانزيلا وبينيديتا فولكاني، 7 مارس 2024، علم الفلك الطبيعي.
دوى: 10.1038/s41550-024-02218-7