لم يكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) مجرة واحدة، بل اثنتين من أقدم المجرات وأبعدها على الإطلاق، واستمر في تحطيم الأرقام القياسية التي سجلها سابقًا.
المجرة الأبعد، JADES-GS-z14-0، شوهدت بعد حوالي 300 مليون سنة من الانفجار الكبير، وهي موجودة قبل 100 مليون سنة على الأقل من صاحبة الرقم القياسي السابق. وهذا يعني أن الضوء الذي شاهده تلسكوب جيمس ويب الفضائي من هذه المجرة البدائية كان يسافر لمدة 13.5 مليار سنة في طريقه للوصول إلينا.
JADES-GS-z14-0 ليس وحده أيضًا. تم اكتشافها مع مجرة أخرى، JADES-GS-z14-1، وهي بعيدة عنا تقريبًا وتحتل المركز الثاني في ترتيب أقدم المجرات التي شاهدتها البشرية على الإطلاق.
متعلق ب: يرصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي ثلاثًا من أقدم المجرات في الكون
يعد الإعلان عن الاكتشافات، التي تم إجراؤها في أكتوبر 2023 ويناير 2024، أحدث التطورات في التحقيق المستمر للفجر الكوني الذي سهله التلسكوب الذي تبلغ تكلفته 10 مليارات دولار كجزء من برنامج JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES). يهدف JADES إلى تقديم رؤى حيوية حول الطرق التي تطورت بها النجوم والغاز والثقوب السوداء في المجرات البدائية عندما كان الكون البالغ من العمر 13.8 مليار سنة صغيرًا جدًا.
“تنضم هذه المجرات إلى مجموعة صغيرة ولكن متزايدة من المجرات من أول نصف مليار سنة من التاريخ الكوني حيث يمكننا حقًا استكشاف المجموعات النجمية والأنماط المميزة للعناصر الكيميائية داخلها” ، عضو الفريق وعالم معهد كافلي لعلم الكونيات فرانشيسكو د. وقال أوجينيو في بيان.
ومع ذلك، فإن JADES-GS-z14-0 لا يتميز فقط بمدى بعده عن الأرض ومدى وجوده في الكون. مع عرض يبلغ حوالي 1600 سنة ضوئية، فإن مجرة ”الفجر الكوني” هذه رائعة أيضًا من حيث حجمها وسطوعها.
“يثبت حجم المجرة بوضوح أن معظم الضوء ينتج عن أعداد كبيرة من النجوم الشابة، بدلا من المواد التي تسقط على ثقب أسود هائل في مركز المجرة، الأمر الذي من شأنه أن [make it] وقال قائد فريق JADES دانييل آيزنشتاين من مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) في بيان منفصل: “تبدو أصغر بكثير”.
إن السطوع الشديد لـ JADES-GS-z14-0 وحقيقة أن هذا اللمعان مدعوم من النجوم الشابة يعني أن هذه المجرة تمثل الدليل الأكثر وضوحًا على التكوين السريع للمجرات الكبيرة الضخمة التي تم العثور عليها حتى الآن في الكون المبكر.
وأضاف عضو فريق JADES والباحث في جامعة كاليفورنيا-سانتا كروز، بن جونسون، أن JADES-GS-z14-0 يُظهر أن تكوين المجرات في الكون المبكر كان سريعًا ومكثفًا للغاية.
وقال: “سيسمح لنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي بالعثور على المزيد من هذه المجرات، ربما عندما كان الكون أصغر سنا”. “إنها فرصة رائعة لدراسة كيفية ظهور المجرات.”
يرى تلسكوب جيمس ويب الفضائي اللون الأحمر لاكتشاف المجرات المبكرة
يعد تلسكوب جيمس ويب الفضائي بارعًا في رؤية المجرات المبكرة بفضل الحساسية العالية للأشعة تحت الحمراء لأجهزته، وخاصة جهاز التصوير الأساسي، كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRCam).
يترك الضوء من مجرات الفجر الكونية هذه نطاقًا واسعًا من الأطوال الموجية المشابهة للضوء القادم من المجرات الأقرب إلى درب التبانة. إنها رحلة مليارات السنين التي تحول هذا الضوء إلى ضوء منخفض الطاقة وطويل الموجة في المناطق القريبة من الأشعة تحت الحمراء والأشعة تحت الحمراء من الطيف الكهرومغناطيسي.
إن نسيج الفضاء نفسه يتوسع، ومع مرور الضوء من خلاله، يتمدد طول موجته معه. يؤدي هذا إلى “تحول” الضوء إلى النهاية الحمراء للطيف الكهرومغناطيسي، ومن هنا جاء اسم هذه الظاهرة “الانزياح الأحمر”.
يتعين على المجرات البعيدة أن تعبر مساحة أكبر (والتي تتمدد مع توسعها) قبل أن يصل ضوءها إلينا، وبالتالي يتعرض هذا الضوء لمزيد من الانزياح نحو الأحمر. وبالتالي، يمكن استخدام الانزياح الأحمر، الذي يُشار إليه بالرمز z، لقياس المسافة إلى الأجرام السماوية ذات الطيف المعروف. ولأن الضوء يستغرق وقتًا محدودًا للسفر، فيمكن استخدام هذه المسافة لحساب المدة التي مضت منذ وجود هذه المجرات كما نراها.
JADES-GS-z14-0 لديه انزياح أحمر قدره ض = 14.32, في حين أن المجرة السابقة الأبعد، JADES-GS-z13-0، لديها انزياح أحمر يبلغ ض = 13.2، مما جعله موجودًا بعد 400 مليون سنة من الانفجار الكبير. من الواضح أن هذه المجرة المكتشفة حديثًا قد حطمت هذا الرقم القياسي تمامًا، حيث تمكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي من العودة بالزمن بمقدار 100 مليون سنة أخرى أو نحو ذلك.
وقال ستيفانو كارنياني عضو فريق تعاون JADES من Scuola Normale Superiore: “أصبح JADES-GS-z14-0 الآن النموذج الأصلي لهذه الظاهرة”. “من المذهل أن يتمكن الكون من تكوين مثل هذه المجرة خلال 300 مليون سنة فقط.”
قدمت JADES-GS-z14-0 بعض المفاجآت
لم يكن كل شيء يتعلق بـ JADES-GS-z14-0 واضحًا على الفور لفريق JADES، وقد تؤدي بعض العناصر إلى إرباك صورتنا المبكرة للكون.
عندما تم رصدها لأول مرة، كانت المجرة البدائية قريبة جدًا من مجرة أقرب إلى المقدمة لدرجة أن الفريق اشتبه في أنها قد تكون جيرانًا سماويين. تم تبديد هذه الفكرة في أكتوبر من العام الماضي عندما أمضى طاقم JADES خمسة أيام في إجراء تحليل عميق لـ JADES-GS-z14-0 باستخدام NIRCam. أكد تطبيق المرشحات المصممة خصيصًا لتحديد المجرات المبكرة المسافة القصوى إلى JADES-GS-z14-0.
وقال كيفن هاينلين، عضو فريق JADES والباحث في جامعة أريزونا: “لم نتمكن من رؤية أي طريقة معقولة لتفسير هذه المجرة على أنها مجرد جارة للمجرة الأقرب إلينا”.
كما فاجأت المجرة مكتشفيها لأن ضوءها أكثر احمرارا من المتوقع. وذلك لأن الضوء الصادر من JADES-GS-z14-0 قد أصبح “حمراء” بسبب الغبار الموجود بداخله والذي سيصبح اللبنات الأساسية للنجوم التي ستساعد هذه المجرة على النمو بشكل أكبر.
والمفاجأة الأخرى كانت اكتشاف الأكسجين في JADES-GS-z14-0. تتشكل العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم بواسطة النجوم خلال حياتها ثم يتم توزيعها عبر المجرات عندما تنفجر هذه النجوم. يمكن أن تشير مراقبة الأكسجين في JADES-GS-z14-0 إلى أن جيلًا واحدًا على الأقل من النجوم قد عاش ومات بالفعل في هذه المجرة المبكرة جدًا.
“كل هذه الملاحظات، مجتمعة، تخبرنا أن JADES-GS-z14-0 ليس مثل أنواع المجرات التي تنبأت النماذج النظرية والمحاكاة الحاسوبية بوجودها في الكون المبكر جدًا،” باحث JADES Jake Helton من Steward وقال المرصد وجامعة أريزونا. “نظرًا للسطوع المرصود للمصدر، يمكننا التنبؤ بكيفية نموه مع مرور الوقت الكوني، وحتى الآن، لم نعثر على أي نظائر مناسبة من مئات المجرات الأخرى التي لاحظناها عند الانزياح الأحمر العالي في مسحنا.”
قصص ذات الصلة:
– تلسكوب جيمس ويب الفضائي يتجسس على “نجم فاشل” يحطم الأرقام القياسية ولا ينبغي أن يكون موجودًا (فيديو)
– اكتشف المتطوعون ما يقرب من 100 قزم بني بارد بالقرب من شمسنا
— “النجم الفاشل” هو أبرد مصدر لموجات الراديو تم اكتشافه على الإطلاق
وأضاف هيلتون أنه بالنظر إلى المنطقة الصغيرة نسبيًا من السماء التي بحث فيها تلسكوب جيمس ويب الفضائي للعثور على JADES-GS-z14-0، فإن اكتشافه له آثار عميقة على العدد المتوقع من المجرات الساطعة التي نراها في الكون المبكر.
وخلص إلى القول: “من المحتمل أن يجد علماء الفلك العديد من هذه المجرات المضيئة، وربما في أوقات سابقة، خلال العقد المقبل مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي”. “يسعدنا أن نرى التنوع الاستثنائي للمجرات التي كانت موجودة عند الفجر الكوني!”