من الممكن أن يتغير فهمنا لتكوين المجرات وطبيعة المادة المظلمة بشكل كامل، وذلك بعد عمليات رصد جديدة لمجموعات نجمية أكبر من الكوكب. درب التبانة يعود تاريخها إلى أكثر من 11 مليار سنة مضت، ولا ينبغي أن تكون موجودة.
مقال نشر في طبيعة تفاصيل النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام بيانات جديدة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST). تكشف النتائج أن مجرة ضخمة في الكون المبكر – تم رصدها قبل 11.5 مليار سنة (انزياح كوني نحو الأحمر قدره 3.2) – تحتوي على مجموعة قديمة جدًا من النجوم التي تشكلت قبل ذلك بكثير – قبل 1.5 مليار سنة (انزياح نحو الأحمر يبلغ حوالي 11). هذه الملاحظة تربك النمذجة الحالية، لأنه لا يوجد ما يكفي من المادة المظلمة المتراكمة بتركيزات كافية لبدء تكوينها.
قاد البروفيسور المتميز كارل جلازبروك من جامعة سوينبورن للتكنولوجيا الدراسة والفريق الدولي الذي استخدم تلسكوب جيمس ويب الفضائي لإجراء ملاحظات طيفية لهذه المجرة الهائلة الساكنة.
“لقد كنا نتتبع هذه المجرة لمدة سبع سنوات وأمضينا ساعات في مراقبتها باستخدام أكبر تلسكوبين على هذا الكوكب لتحديد عمرها. لكنه كان أحمر للغاية وباهتًا جدًا، ولم نتمكن من قياسه. في النهاية، كان علينا مغادرة الأرض واستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي للتأكد من طبيعته. »
تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا هو خليفة تلسكوب هابل الفضائي، وهو أقوى مرصد علمي يعمل بالأشعة تحت الحمراء تم إرساله إلى الفضاء على الإطلاق. ومن مداره على بعد مليون ميل تقريبًا من الأرض، يدرس ويب بعضًا من أبعد الأجسام في الكون. الائتمان: ناسا
يعد تشكل المجرات نموذجًا أساسيًا يقوم عليه الفيزياء الفلكية الحديثة ويتنبأ بانخفاض حاد في عدد المجرات الضخمة في بداية الزمن الكوني. وقد تم الآن رصد مجرات هادئة ضخمة للغاية بعد مرور ما بين مليار إلى ملياري سنة من ظهور المجرة. الانفجار العظيم مما يدعو إلى التشكيك في النماذج النظرية السابقة.
عمل البروفيسور المتميز جلازبروك مع كبار الباحثين في جميع أنحاء العالم بما في ذلك الدكتورة ثيميا ناناياكارا، والدكتورة لاليتوادي كاوينوانيتشاكيج، والدكتور كولين جاكوبس، والدكتور هاري شيتندن، والأستاذ المشارك جلين جي كاكبرزاك، والأستاذ المشارك إيفو لابي من مركز سوينبيرن للفيزياء الفلكية والحوسبة الفائقة. .
“لقد كان إلى حد كبير جهدًا جماعيًا، بدءًا من دراسات السماء بالأشعة تحت الحمراء التي بدأناها في عام 2010 والتي قادتنا إلى تحديد هذه المجرة على أنها غير عادية، إلى ساعاتنا الطويلة في كيك و تلسكوب كبير جدا حيث حاولنا، لكننا فشلنا في تأكيد ذلك، حتى العام الماضي حيث بذلنا جهدًا كبيرًا لمعرفة كيفية معالجة بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي وتحليل هذا الطيف.
تقول الدكتورة ثيميا ناناياكارا، التي قادت التحليل الطيفي لبيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي: “إننا نتجاوز الآن ما كان ممكنًا لتأكيد أقدم الوحوش الضخمة الصامتة الموجودة في أعماق الكون. »
“هذا يدفع حدود فهمنا الحالي لكيفية تشكل المجرات وتطورها. والسؤال الرئيسي الآن هو كيف تتشكل بهذه السرعة في وقت مبكر جدًا من الكون، وما هي الآليات الغامضة التي تؤدي إلى منعها من تكوين النجوم فجأة بينما يفعل ذلك بقية الكون.
أستاذ مشارك كلوديا لاغوس من جامعة غرب أستراليا عقدة المركز الدولي لأبحاث علم الفلك الراديوي (إيكرار) لعبت دورًا حاسمًا في تطوير النمذجة النظرية لتطور تركيزات المادة المظلمة للدراسة.
وتقول: “إن تكوين المجرات يعتمد إلى حد كبير على كيفية تركيز المادة المظلمة”. “إن وجود هذه المجرات الضخمة للغاية في وقت مبكر جدًا من الكون يشكل تحديات كبيرة لنموذجنا القياسي لعلم الكونيات. في الواقع، نحن لا نعتقد أن هياكل المادة المظلمة بهذه الضخامة التي تستضيف هذه المجرات الضخمة لم يكن لديها الوقت الكافي للتشكل بعد. هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لفهم مدى شيوع هذه المجرات ولمساعدتنا على فهم مدى ضخامة هذه المجرات حقًا.
ويأمل البروفيسور جلازبروك أن يكون هذا بمثابة فتح جديد لفهمنا لفيزياء المادة المظلمة.
“اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي أدلة متزايدة على التكوين المبكر للمجرات الضخمة. وتسجل هذه النتيجة رقما قياسيا جديدا لهذه الظاهرة. على الرغم من أنه ملفت للنظر للغاية، إلا أنه مجرد كائن. لكننا نأمل في اكتشاف المزيد، وإذا فعلنا ذلك، فسيؤدي ذلك إلى تغيير أفكارنا حول تكوين المجرات.
المرجع: “مجرة ضخمة شكلت نجومها عند z ~ 11” بقلم كارل جلازبروك، ثيميا ناناياكارا، كورنتين شرايبر، كلوديا لاغوس، لاليتوادي كاوينوانيتشاكيج، كولين جاكوبس، هاري تشيتندن، غابرييل برامر، جلين جي كابرزاك، إيفو لابي، دانيلو مارشيسيني ، ز. سيميل مارسان، باسكال أ. أويش، كيسي بابوفيتش، ريا-سيلفيا ريموس، كيم-في إتش. تران، جيمس إسديل وأنجيل تشاندرو-جوميز، 14 فبراير 2024، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-024-07191-9
