ظهر كنز من الجزيئات في مجرتين نراهما كما كانتا قبل أكثر من 12 مليار سنة، مما يكشف معلومات حول كيفية تشكل النجوم في العوالم القديمة.
إحدى المجرات البعيدة، APM 08279+5255، هي موطن لـ كوازار – نشط ثقب أسود عملاق تبتلع في قلبها كميات هائلة من الغاز، في حين أن المجرة الأخرى، NCv1.143، هي مجرة أكثر “طبيعية”. ومع ذلك، فمن المتوقع أن يتشكل كلاهما النجوم بمعدل شرس، مئات المرات من النجوم أكثر من مجرة درب التبانة يتم توليده حاليا.
تم استهداف المجرتين من قبل علماء الفلك باستخدام NOEMA، مصفوفة المليمتر الشمالية الممتدة، في فرنسا. NOEMA قادر على اكتشاف موجات الراديو المليمترية ودون المليمترية. ومن المثير للدهشة أن الفريق، بقيادة تشينتاو يانج من جامعة تشالمرز للتكنولوجيا في السويد، اكتشف انبعاثات من 13 جزيءًا مختلفًا في هاتين المجرتين.
متعلق ب: أقدم مجرة مغناطيسية تم اكتشافها على الإطلاق تقدم أدلة حول تاريخ درب التبانة
“إننا نرى جزءًا من المجال الكهرومغناطيسي وقال يانغ في بيان صحفي: “من الصعب ملاحظة ذلك في المجرات القريبة”. “ولكن بفضل توسع الكون، ينزاح الضوء القادم من المجرات البعيدة مثل هذه إلى أطوال موجية أطول يمكننا رؤيتها من خلال مراقبة التلسكوبات الراديوية [at] أقل من ملليمتر [wavelengths]”.
يشكل هذا الاكتشاف أكبر مجموعة من الجزيئات تم اكتشافها على الإطلاق في المجرات على مثل هذه المسافات القصوى (يبلغ عدد المجرات الآن حوالي 20 مليار مجرة) سنة ضوئية بعيدًا، ويبتعد أكثر بسبب التوسع الكوني).
من بين 13 نوعًا مختلفًا من الجزيئات التي تم اكتشافها، أول أكسيد الكربون، وأحادي كبريتيد الكربون، وجذر السيانو (الجذر هو جزيء ذو جزيء غير مزدوج) إلكترون في الغلاف الخارجي لإحدى الذرات المكونة لها)، كاتيون الفورميل (الكاتيون هو أيون موجب الشحنة)، سيانيد الهيدروجين، إيزوسيانيد الهيدروجين، أكسيد النيتريك والماء. اكتشف فريق يانغ أيضًا خمسة جزيئات لم يتم رؤيتها من قبل في بداية الكون: سيكلوبروبينيليدين (وهو جزيء عضوي شديد التفاعل موجود أيضًا في زحل‘س قمر تيتان) ، الديازينيليوم (المكون من النيتروجين الجزيئي وأيون الهيدروجين)، وجذور الجزيء العضوي إيثينيل، وأيونات الهيدرونيوم (المتكونة من جزيء ماء وأيون الهيدروجين) وجذور الميثيليدين (جزيء عضوي شديد التفاعل).
توجد كل هذه الجزيئات بشكل شائع في الغاز بين النجوم في مجرتنا درب التبانة، ويقدم كل منها أدلة حول البيئة التي توجد فيها، وهي بيئة نرى أنها تشكل الكثير من النجوم.
وقال يانغ: “كنا نعلم أن هذه المجرات كانت مصانع نجمية مذهلة، وربما من بين أكبر المصانع التي شهدها الكون على الإطلاق”.
ووجد الفريق أيضًا أن الكوازار الموجود في APM 08279+5255، يحتوي على غاز جزيئي أكثر إثارة مع درجات حرارة وكثافات أعلى من NCv1.143 بأكمله، نتيجة ربما للنشاط حول الثقب الأسود للكوازار. تشبه وفرتها الجزيئية المجرات النشطة الثقوب السوداء في الكون الأكثر حداثة. وبالمثل، فإن المخزون الجزيئي لـ NCv1.143 يشبه مجرات الانفجار النجمي المحلية، والتي هي ببساطة مجرات تولد الكثير من النجوم، مثل مجرة السيجار (Messier 82) في كوكبة المجرة. أورسا ميجور, الدب العظيم. ويبدو أن كيمياء هذه الأنواع من المجرات كانت موجودة بالفعل منذ 12 مليار سنة.
قصص ذات الصلة:
– يخترق تلسكوب جيمس ويب الفضائي الغبار ليجد مجرة شبحية قديمة
– يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي كيف جعلت المجرات الكون المبكر شفافًا
– ولادة نجم! كيف تعتبر الرياح الكونية خطوة أساسية في تكوين النجوم
ولكن ليس كل شيء هو نفسه. إن قوة الانبعاثات الصادرة عن بعض الجزيئات، مثل ثاني أكسيد الكربون، إلى جانب الظروف القاسية في الغاز المكون للنجوم في المجرتين، تشير إلى ما يسمى بـ “وظيفة الكتلة الأولية شديدة الثقل”. تصف دالة الكتلة الأولية، أو IMF، عدد النجوم ذات الكتلة المحددة القادرة على التشكل، حيث تكون النجوم منخفضة الكتلة أكثر شيوعًا من النجوم ذات الكتلة العالية. إن وجود صندوق النقد الدولي ذو الثقل الأعلى يعني أن عددًا أكبر من النجوم الضخمة كانت قادرة على التشكل في الكون المبكر مما يمكن أن تتشكل اليوم. قد لا يفسر هذا فقط سبب اكتشاف المجرات في الكون المبكر بواسطة المجرات تلسكوب جيمس ويب الفضائي أكثر سطوعًا من المتوقع – فهي تحتوي على نجوم أكثر ضخامة وأكثر سطوعًا – ولكنها تشير أيضًا إلى وجود نجوم أكثر ضخامة تنفجر عندما المستعرات الأعظم سوف يسرع تطور الكيمياء في هذه المجرات، وتوزيع العناصر الثقيلة عبرها فضاء.
وقال المؤلف المشارك بيير كوكس، من جامعة السوربون في فرنسا: “المجرات الأكثر روعة في الكون المبكر أصبحت أخيرا قادرة على رواية قصصها من خلال جزيئاتها”.
ونشرت النتائج في 14 ديسمبر في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.