يمكن أن تكون المجرات الساطعة التي اكتشفها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) في الكون المبكر جدًا نتاجًا لتدفقات من تشكل النجوم الضخمة – ومن المحتمل أن هذه الحقيقة تجعل المجرات أكثر إضاءة مما كان متوقعًا في العصر الذي توجد فيه. هذا هو الاستنتاج الذي توصل إليه الباحثون الذين استخدموا المحاكاة الحاسوبية لنمذجة كيفية تشكل هذه المجرات وبدء إنتاج النجوم.
عندما JWST بدأت العمليات العلمية في صيف 2022، ملاحظاتها العميقة الكون بدأ بسرعة في الظهور المجرات ذات الانزياح الأحمر العالي. هذه هي المجرات التي يبدو أنها كانت موجودة في الكون في وقت سابق مما شاهده علماء الفلك من قبل. وفي الواقع فإن المجرات التي شوهدت على ما كانت عليه عندما كان عمر الكون أقل من 400 مليون سنة، بدت أكثر سطوعا مما كانت عليه المجرات. النموذج القياسي ل علم الكونيات يتنبأ للعصر. أدى هذا إلى ادعاءات بأن النموذج القياسي – الذي يصور المجرات تبدأ صغيرة ثم ثم تنمو بشكل هرمي من خلال عمليات الدمج التي تحركها خيوط وهالات المادة المظلمة في ال الويب الكوني — يجب أن يكون مخطئا.
وقال كلود أندريه فوشير جيجير من جامعة نورث وسترن في مقال: “كان اكتشاف هذه المجرات مفاجأة كبيرة لأنها كانت أكثر سطوعًا مما كان متوقعًا”. إفادة. “عادةً ما تكون المجرة ساطعة لأنها كبيرة، ولكن بما أن هذه المجرات تشكلت عند الفجر الكوني، لم يمر وقت كافٍ منذ ظهورها. الانفجار العظيم. كيف يمكن لهذه المجرات الضخمة أن تتجمع بهذه السرعة؟”
متعلق ب: يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن المجرات القديمة كانت أكثر تنظيماً مما اعتقد العلماء
فوشير جيجير هو عضو في فريق بقيادة جوشاو صن من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، الذين يقومون معًا بإجراء عمليات محاكاة لكيفية تشكل المجرات الأولى. ووجدوا أنه بدلًا من أن تكون المجرات كبيرة، فإن المجرات التي رصدها تلسكوب جيمس ويب الفضائي تكون مضيئة لأنها تُرى خلال فترة زمنية قصيرة. وقت عندما خضعوا لجنون تشكيل النجوم. تنجح عمليات المحاكاة في ليس فقط نمذجة لمعان المجرات، ولكن أيضًا وفرتها، وكلاهما يتطابق تمامًا مع ما يلاحظه تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
وقال صن: “ليس من الضروري أن يكون النظام بهذه الضخامة”. “إذا حدث تكوين النجوم في رشقات نارية، فسوف ينبعث منها ومضات من الضوء. ولهذا السبب نرى العديد من المجرات الساطعة للغاية.”
الانفجارات النجمية مثل هذه ليست غير عادية. حتى أن علماء الفلك يشهدون حدوثها في المجرات اليوم، وأحيانًا عندما يكون هناك تصادم مع مجرة أخرى. يمكن أن يؤدي هذا النوع من الاندماج إلى تحريك الغاز الجزيئي إلى النقطة التي جاذبية يترسخ ويجبر الغاز على التفتت والانهيار، مكونًا مجموعة من النجوم كله مره و احده. في بداية الكون، حيث كانت البيئة لا تزال مضطربة جدًا، ربما لم تكن المجرات الأولى قد جمعت كل المواد المكونة للنجوم بمعدل متساوٍ.
قصص ذات الصلة:
يبدو أن الكوكب الخارجي TRAPPIST-1 ليس له غلاف جوي، والحقيقة قد تختبئ في نجمه، كما يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي
— تلسكوب جيمس ويب الفضائي يلمح إيرينديل، أبعد نجم معروف في الكون
– يمكن لتلسكوب جيمس ويب الفضائي أن يساعد في البحث عن عوالم غريبة صالحة للسكن
قال فوشير جيجير: “إن تشكل النجوم المتفجرة شائع بشكل خاص في المجرات منخفضة الكتلة”. “ما نعتقد أنه يحدث هو أن انفجارًا من النجوم يتشكل، ثم بعد بضعة ملايين من السنين تنفجر تلك النجوم على شكل مستعرات عظمى. يتم طرد الغاز إلى الخارج [of the galaxy] ومن ثم يتراجع ليشكل نجومًا جديدة، مما يقود دورة تكوين النجوم.”
في بداية الكون، كانت المجرات أصغر بكثير مما هي عليه اليوم، ونمت جزئيًا عن طريق تراكم سحب الغاز بين المجرات، ولكن أيضًا عن طريق الاندماج مع مجرات أخرى. كلما أصبحت أكبر، زادت جاذبيتها، ووصلت إلى نقطة حيث يمكنهم التمسك بالمزيد من المواد التي تشكل النجوم. أدى هذا إلى استقرار معدل تكوين النجوم، والمجرات اليوم مثل مجرتنا درب التبانة تشكل النجوم بوتيرة أكثر هدوءًا.
والأهم من ذلك، أن نتائج عمليات المحاكاة الجديدة تتناسب مع نموذج النمو الهرمي للمجرات كما هو موضح في النموذج القياسي لعلم الكون.
وقال فوشر-جيجير: “تظهر عمليات المحاكاة لدينا أن المجرات ليس لديها مشكلة في تشكيل هذا السطوع مع الفجر الكوني”.
وكانت النتائج نشرت في 3 أكتوبر في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.