ترك تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) علماء الفلك يشعرون بالاحتفال مؤخرًا لأنه سمح لهم بتصوير مجموعة بعيدة وملونة من المجرات أطلقوا عليها اسم “مجموعة مجرات شجرة عيد الميلاد”.
في هذه المجموعة، تلسكوب جيمس ويب الفضائي اكتشف “أضواء عيد الميلاد” الوامضة على شكل 14 جسمًا عابرًا جديدًا – أجرام سماوية تضيء بشكل كبير قبل المواعدة. يُطلق على أرض العجائب الشتوية رسميًا اسم MACS041، وتقع على بعد حوالي 4.3 مليار سنة ضوئية من الأرض.
“نحن نطلق على MACS0416 اسم مجموعة مجرات شجرة عيد الميلاد، لأنها ملونة للغاية وبسبب الأضواء الخافتة التي نجدها بداخلها،” قال هاوجينج يان، الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء وعلم الفلك بجامعة ميسوري. قال في بيان. “العابرون عبارة عن أجسام في الفضاء، مثل النجوم الفردية، التي تبدو وكأنها تضيء فجأة بدرجات من حيث الحجم ثم تتلاشى. تظهر هذه الأجسام العابرة لامعة لفترة قصيرة فقط من الزمن ثم تختفي؛ يبدو الأمر كما لو أننا ننظر من خلال تحريك العدسة المكبرة.”
متعلق ب: يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن أبعد مجرة درب التبانة
تم اكتشاف العديد من الكائنات العابرة في هذه المجرة من خلال دمج تلسكوب جيمس ويب الفضائي مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي تلسكوب هابل الفضائي; العدد الهائل من العابرين الذين تم رصدهم دفعة واحدة، بفضل الثنائي، يعني أن هناك الكثير الذي لم يتم العثور عليه بعد داخل Christmas Tree Galaxy Cluster. إنها تقريبًا مثل هدية عيد الميلاد لعلماء الفلك الذين سيستمرون في تقديمها.
وضع شجرة عيد الميلاد مع أينشتاين
بدأ الضوء المنبعث من مجموعة مجرات شجرة عيد الميلاد رحلته عبر الكون عندما تم تشكيل النظام الشمسي، الذي يبلغ عمره الآن 4.6 مليار سنة، حديثًا ويبلغ عمره حوالي 300 مليون سنة فقط. وهذا من شأنه عادةً أن يجعله خافتًا للغاية بحيث يتعذر على تلسكوب جيمس ويب الفضائي رؤيته بالتفصيل، ولكن هناك خدعة صغيرة تم الاعتراف بها لأول مرة بواسطة البرت اينشتاين جعل مراقبة عيد الميلاد الكوني هذا أسهل قليلاً.
في نظريته عن النسبية العامة لعام 1915، والتي تتعلق بطبيعة الجاذبية، قال أينشتاين إن الأجسام ذات الكتلة الكبيرة يجب أن تشوه نسيج المكان والزمان، متحدين ككيان واحد يسمى الزمكان، مما يؤدي إلى انحناء نختبره كالجاذبية. . وعندما يمر أي شيء – بما في ذلك الضوء – بهذه المناطق المنحنية من الفضاء، تصبح مسارات تلك الأشياء منحنية. كلما اقترب الشيء من جسم الكتلة، كلما كان الانحناء الذي يتعرض له أكثر تطرفًا.
ونتيجة لذلك، عندما يمر جسم ما بين الأرض ومصدر ضوء بعيد، فإن الضوء الصادر من هذا الجسم الموجود في الخلفية يستغرق وقتًا مختلفًا للوصول إلينا، حيث أن مساره لا يتبع خطًا مستقيمًا بسبب الانحناء الناتج عن المرور هدف. يمكن أن يؤدي هذا في النهاية إلى ظهور كائن الخلفية هذا مضخمًا من وجهة نظرنا. يُطلق على هذا المفهوم اسم “عدسة الجاذبية” حيث يعمل الجسم المتداخل كعدسة مكبرة كونية طبيعية.
لقد استفاد تلسكوب جيمس ويب الفضائي من هذه الظاهرة، بنجاح كبير، لرؤية بعض المجرات الأولى في الكون، ورؤيته لمجموعة مجرات شجرة عيد الميلاد هي أحدث مثال على ذلك.
وقال يان: “يمكننا أن نرى الكثير من المجرات العابرة في مناطق معينة من هذه المنطقة بسبب ظاهرة تعرف باسم عدسة الجاذبية، وهي المجرات المكبرة خلف هذه المجموعة”. “في الوقت الحالي، لدينا هذه الفرصة النادرة التي منحتها لنا الطبيعة للحصول على رؤية تفصيلية للنجوم الفردية التي تقع بعيدًا جدًا. في حين أننا حاليًا قادرون على رؤية ألمع النجوم فقط، إذا فعلنا ذلك لفترة كافية – وبشكل متكرر يكفي – سنكون قادرين على تحديد عدد النجوم الساطعة الموجودة ومدى كتلتها.”
وحش في شجرة عيد الميلاد؟
تم العثور على هذه الكائنات العابرة من قبل يان والفريق أثناء نظرهم إلى أربع مجموعات من الصور التي التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي على مدى أربعة أشهر تقريبًا، كجزء من برنامج JWST’s PEARLS GTO 1176. حدد الفريق جسمين في الصور على أنهما انفجارات سوبر نوفا تحدث عندما تصل النجوم إلى نهاية عمرها. يشعر يان بسعادة غامرة بهذه النتيجة، حيث يستطيع هو وفريقه الآن استخدام تلك المستعرات الأعظمية لدراسة المجرات التي تحدث فيها.
وأوضح يان: “إن المستعر الأعظم والنجوم الاثني عشر الأخرى المتضخمة للغاية لها طبيعة مختلفة، لكنها جميعها مهمة”. “لقد تتبعنا التغير في السطوع مع مرور الوقت من خلال منحنيات الضوء الخاصة بهم، ومن خلال فحص كيفية تغير الضوء بالتفصيل مع مرور الوقت، سنكون قادرين في النهاية على معرفة نوع النجوم التي تنتمي إليها.”
وجد علماء الفلك أيضًا شيئًا آخر غير عادي في مجموعة مجرات شجرة عيد الميلاد: نجم وحشي في مجرة، كما كان عندما كان عمر الكون 3 مليارات سنة فقط. لقد أطلقوا على النجم اسم “Mothra” على اسم الفراشة الوحشية Kaiju من السينما اليابانية.
تم عدسة المجرة التي يتربص بها موثرا بحوالي 4000 مرة من سطوعها الأصلي. إن الجسم الذي يصور هذه المجرة غير معروف حاليًا، لكن يان والفريق يقدرون أن كتلته تتراوح بين 10000 إلى مليون مرة كتلة الشمس. وقال خوسيه دييغو، مؤلف البحث الرئيسي والعالم في معهد الفيزياء في كانتابريا: “التفسير الأكثر ترجيحًا هو وجود عنقود نجمي كروي خافت جدًا بحيث لا يمكن لـ JWST رؤيته مباشرة”. بيان منفصل. “لكننا لا نعرف الطبيعة الحقيقية لهذه العدسة الإضافية بعد.”
قصص ذات الصلة:
– الثقوب السوداء الهائلة هي آكلة فوضوية كبيرة في إعادة التدوير
– يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن مسافات تقارب 200 مجرة في الفضاء السحيق
— يمكن لتلسكوب جيمس ويب الفضائي أن يحل قريبًا ألغاز قلب مجرة درب التبانة
الأمر المثير للاهتمام بشأن مجرة موثرا هو حقيقة أنها كانت مرئية أيضًا في صور تلسكوب هابل الفضائي التي التقطت قبل تسع سنوات. عادة، سيتحرك الجسم العدسي والمجرة الخلفية خارج المحاذاة خلال هذه الفترة، ولكن يبدو أن مجرة موثرا الأصلية والجسم الذي يعمل على العدسة قد تماسكا معًا. في المستقبل، يأمل يان والفريق في اكتشاف طبيعة هذا الجسم العدسي والكشف عن بعض خصائصه.
واختتم يان حديثه قائلاً: “سنكون قادرين على فهم البنية التفصيلية للعدسة المكبرة وكيفية ارتباطها بتوزيع المادة المظلمة”. “هذه رؤية جديدة تمامًا للكون تم فتحها بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي.”
نُشرت إحدى الورقتين اللتين تشرحان بالتفصيل مراقبة مجموعة مجرات شجرة عيد الميلاد في نوفمبر في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكيةبينما تم قبول الآخر للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية مع طبعة أولية متاحة في مستودع الأبحاث arXiv.