“منذ زمن طويل، في مجرة ليست بعيدة جدًا…”
استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) لرسم تاريخ النجوم في مجرة قزمة منخفضة الكتلة تشبه المجرات التي ملأت الكون المبكر. يمكن أن يساعد البحث في فهم أفضل لكيفية تغير معدلات تكوين النجوم على مدار الـ 13 مليار سنة الماضية أو نحو ذلك منذ بداية الزمن.
قام الفريق، بقيادة عالمة الفلك كريستين ماكوين من جامعة روتجرز-نيو برونزويك، بتكبير مجرة Wolf-Lundmark-Melotte (WLM) باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي للحصول على الصورة الأكثر دقة حتى الآن لهذا العالم المعزول في الكون.
تقع WLM، المجاورة لمجرة درب التبانة، على حافة المجموعة المحلية لمجرتنا على بعد حوالي 3 ملايين سنة ضوئية. إنها تشكل النجوم بشكل نشط، وتستضيف أيضًا نجومًا قديمة يُعتقد أنها تشكلت قبل حوالي 13 مليار سنة، أي بعد حوالي 800 مليون سنة فقط من حدوث الانفجار الكبير.
نظرًا لأنه يُعتقد أن المجرات منخفضة الكتلة مثل هذه هي التي سيطرت على الكون المبكر، فإنها تمثل بديلاً ممتازًا للباحثين مثل ماكوين الذين يهدفون إلى دراسة معدلات تكوين النجوم المبكرة.
متعلق ب: يقوم تلسكوب جيمس ويب الفضائي باكتشاف نادر لكوكبين خارجيين يدوران حول نجوم ميتة
وقال ماكوين: “من خلال النظر بعمق والرؤية بوضوح شديد، تمكنا بشكل فعال من العودة بالزمن إلى الوراء”. “إنك تقوم في الأساس بنوع من التنقيب الأثري للعثور على النجوم ذات الكتلة المنخفضة جدًا والتي تشكلت في وقت مبكر من تاريخ الكون.”
متعلق ب: يمكن لتلسكوب جيمس ويب الفضائي أن يستهدف المجرات الصغيرة الساطعة لتسليط الضوء على المادة المظلمة
لقد سمحت قوة الرصد التي يتمتع بها تلسكوب جيمس ويب الفضائي أخيرًا لعلماء الفلك بتكبير هذه المجرات الخافتة بشكل لم يسبق له مثيل.
دراسة المجرات الصغيرة لها فوائد علمية كبيرة
المجرات منخفضة الكتلة مثل WLM باهتة ومنتشرة في السماء، وتشكل غالبية المجرات في المجموعة المحلية لمجرة درب التبانة. ومع ذلك، تتمتع WLM بموقع متميز في المجموعة المحلية على شكل الدمبل، لأن وجودها على حافة هذا التجمع أبقاها معزولة ومنع تأثير جاذبية المجرات الأخرى من تدمير مجموعتها النجمية.
هذا، بالإضافة إلى حقيقة أنه نظام ديناميكي ومعقد ومليء بالغاز والغبار، يجعل من WLM هدفًا رائعًا لعلماء الفلك.
لتحديد تاريخ تكوين النجوم في WLM ومعدل ولادة النجوم عبر العصور المختلفة، قام تلسكوب جيمس ويب الفضائي بتكبير بقع من السماء تتوافق مع WLM وتحتوي على مئات الآلاف من النجوم الفردية. ثم قام الفريق بقياس ألوان هذه النجوم وسطوعها لتحديد أعمارها.
وقال ماكوين: “يمكننا استخدام ما نعرفه عن تطور النجوم وما تشير إليه هذه الألوان والسطوع لتقدير عمر نجوم المجرة بشكل أساسي”.
لجأت هي وزملاؤها إلى مجموعة أماريل للحوسبة عالية الأداء، التي يديرها مكتب روتجرز لأبحاث الحوسبة المتقدمة، للحصول على بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي. وقد سمح لهم ذلك بإحصاء النجوم من مختلف الأعمار وبالتالي رسم معدل ولادة النجوم عبر تاريخ الكون.
وقال ماكوين: “ما ينتهي بك الأمر هو إحساس بمدى عمر هذا الهيكل الذي تنظر إليه”.
انحسار وتدفق ولادة النجوم
ورأى الباحثون أن إنتاج النجوم ينحسر ويتدفق وفقًا للبيانات، حيث أنتجت WLM أكبر عدد من النجوم على مدار فترة 3 مليارات سنة بدأت ما بين 2 مليار إلى 4 مليارات سنة بعد الانفجار الكبير.
توقف تشكيل النجوم هذا قبل البدء مرة أخرى؛ يعزو ماكوين هذا التوقف المؤقت إلى الظروف الخاصة بالكون المبكر.
وقالت: “كان الكون في ذلك الوقت ساخنًا حقًا. نعتقد أن درجة حرارة الكون أدت في النهاية إلى تسخين الغاز في هذه المجرة وإيقاف تكوين النجوم لفترة من الوقت”. “استمرت فترة التهدئة بضعة مليارات من السنين، ثم بدأ تكوين النجوم مرة أخرى.”
قصص ذات الصلة:
– يلتقط تلسكوب جيمس ويب الفضائي منظرًا مذهلاً لبقايا المستعر الأعظم المتوسع (صور)
– تلسكوب جيمس ويب الفضائي يرصد 19 بنية مجرية معقدة بتفاصيل مذهلة (صور)
– المجرات المبكرة كانت على شكل ألواح ركوب الأمواج وشعرية حمام السباحة، حسبما اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي
يوضح البحث الجديد بشكل فعال نطاق استخدامات علماء الفلك لمسبار جيمس ويب الفضائي، الذي تم إطلاقه في يوم عيد الميلاد عام 2021 وبدأ في إرسال البيانات في صيف عام 2022.
بالإضافة إلى ذلك، يعتقد ماكوين أن الجهد الحسابي الكبير الذي تبذله مجموعة أماريل للحوسبة عالية الأداء، في معايرة ومعالجة بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي للوصول إلى هذه النتائج، يوضح العديد من إجراءات المعالجة التي يمكن أن تفيد المجتمع العلمي الأوسع.
ويتم نشر بحث الفريق في مجلة الفيزياء الفلكية.