عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.
بعض مجرات القرص الحافة التي درستها JWST. | الائتمان: ناسا ، ESA ، CSA ، STSCI ، Takafumi Tsukui (ANU)
اتخذ علماء الفلك دور علماء الآثار الكوني ، باستخدام تلسكوب جيمس ويب للفضاء (JWST) لحفر أكثر من 100 مجرات من القرص منذ ما يصل إلى 11 مليار سنة. تمامًا مثل القطع الأثرية المحفورة هنا على الأرض تحكي قصة الجنس البشري ، يمكن أن تروي هذه المجرات قصة مجرتنا ، درب التبانة.
كان الهدف من هذا التحقيق هو اكتشاف سبب تصميم المجرات مثل درب التبانة من أقراص سميكة من النجوم ذات الأقراص النجمية الرقيقة المدمجة. يتميز كل من هذه الأقراص بسكانها النجمية المتميزة بحركتها الخاصة.
أراد الفريق الذي يقف وراء هذا البحث أن يعرف كيف ولماذا أشكال البنية “المزدوجة” ، والتحول إلى ملاحظات من 111 مجرات قرص موجهة “Edge-On” من منظورنا هنا على الأرض. مثل هذا يمثل أول مرة يدرس علماء الفلك هياكل سميكة ورقيقة من المجرات التي كانت موجودة خلال مراحل الرضع من الكون ، في وقت مبكر من 2.8 مليار سنة بعد الانفجار الكبير.
وقال زعيم الفريق تاكافومي تسوكوي من الجامعة الوطنية الأسترالية في بيان “هذا القياس الفريد لسمك الأقراص في الانزياح الأحمر العالي ، أو في بعض الأحيان في الكون المبكر ، هو معيار للدراسة النظرية التي كانت ممكنة فقط مع JWST”. “عادةً ما تكون نجوم القرص الأكبر سناً باهتة ، ونجوم القرص الشاب الرقيقة يتفوقون على المجرة بأكملها.
“ولكن مع دقة JWST وقدرتها الفريدة على الرؤية من خلال الغبار وتسليط الضوء على النجوم القديمة الخافتة ، يمكننا تحديد بنية ممرتين للمجرات وقياس سمكها بشكل منفصل.”
سرد تاريخ درب التبانة
كانت الخطوة الأولى للفريق هي فصل 111 مجرات في العينة إلى فئتين: مزدوج الممرات ومقدمة واحدة.
ما بدا أن هذا يكشف هو أن المجرات تنمو قرصها النجمي السميك أولاً ، مع تشكيل القرص الرقيق في وقت لاحق.
يعتقد الفريق أن توقيت عمليات تكوين القرص هذه يتوقف على كتلة المجرة المعنية. تحولت المجرات ذات الكتلة العالية ذات القرص المفرد إلى هياكل ثنائية القرص من خلال تشكيل قرص رفيع مضمن منذ حوالي 8 مليارات سنة في عالمنا البالغ من العمر 14 مليار عام. يبدو أن المجرات ذات الكتلة المنخفضة لا تخضع لهذا التحول إلا عندما كان عمرها حوالي 4 مليارات سنة.
وقالت إميلي ويسنيوسكي ، عضو فريق الدراسة في الجامعة الوطنية الأسترالية في البيان: “هذه هي المرة الأولى التي كان من الممكن حل الأقراص النجمية الرفيعة في الانزياح الأحمر العالي. ما هو رواية حقًا تكشف عندما تبدأ الأقراص النجمية الرقيقة في الظهور”. “لرؤية الأقراص النجمية الرفيعة بالفعل قبل 8 مليارات سنة ، أو حتى قبل ذلك ، كان مفاجئًا”.
بعض من القرص الرقيق على الحافة ومجرات القرص السميكة التي درستها JWST. | الائتمان: ناسا ، ESA ، CSA ، STSCI ، Takafumi Tsukui (ANU)
ثم بدأ الفريق في تحديد سبب انتقالات هذه الأنواع المختلفة من المجرات. للقيام بذلك ، تجاوز الباحثون عينة من 111 مجرات للتحقيق في كيفية تدفق الغاز حول هذه الموضوعات.
لقد استخدموا بيانات حركة الغاز من صفيف Atacama Millimeter/Sublimeter (ALMA)-وهي مجموعة من 66 هوائيات في شمال تشيلي تعمل معًا كتلسكوب واحد-وغيرها من المراسلين الأرضي.
أظهر ذلك أن الغاز المضطرب في الكون المبكر يؤدي إلى نوبات من تكوين النجوم المكثفة في المجرات ، وتروي الأقراص النجمية السميكة لهذه المجرات. نظرًا لأن هذه النجوم السميكة ، يتم تثبيت الغاز ، وتصبح أقل اضطرابًا وتخفيفًا. وهذا يؤدي إلى تكوين القرص النجمي الرفيع المدمج.
يقول الفريق إن هذه العملية تستغرق وقتًا مختلفًا في المجرات ذات الكتلة العالية والمجرات المنخفضة الكتلة لأن السابق يحول الغاز إلى نجوم أكثر كفاءة من الأخير. هذا يعني أن الغاز مستنفد بسرعة أكبر في المجرات عالية الكتلة ، مما يجعلها إلى النقطة التي يمكن أن تتشكل فيها الأقراص النجمية الرفيعة بسرعة أكبر.
رسم توضيحي لمجرة منزلنا ، درب التبانة. | الائتمان: Shutterstock
هذا يرتبط بجالاكسي الخاص بنا أيضًا. يتطابق توقيت هذه التحولات مع الفترة التي يتم بها نظرية طريقة درب التبانة لتزرع قرص النجوم الرفيع الخاص بها.
وبشكل عام ، يوضح أبحاث الفريق قدرة JWST على العودة في الوقت المناسب وإيجاد مجرات تتوافق مع تطور مجرتنا ، مما يسمح لهذه المجرات بالعمل كوكلاء يرويون قصة درب التبانة.
القصص ذات الصلة:
-قد لا تصطدم طريقة درب التبانة مع Galaxy Andromeda المجاورة بعد كل شيء: “من القرب من اليقين إلى قلوب العملات المعدنية”
– يلتقط علماء المعالجة الصورة الأكثر تعقيدًا للمجرات بألف لون على الإطلاق (صورة ، فيديو)
– كانت النماذج صحيحة! يحدد علماء الفلك المسألة “المفقودة” للكون في أكبر الهياكل الكونية
ستشمل الخطوة التالية لهذا البحث الفريق إضافة المزيد من البيانات لمعرفة ما إذا كانت العلاقات التي لاحظوها لا تزال قائمة.
وقال تسوكوي “لا يزال هناك الكثير الذي نود استكشافه”. “نريد إضافة نوع المعلومات التي يحصل عليها الأشخاص عادةً للمجرات القريبة ، مثل الحركة النجمية والعمر والمعادن [the abundance of elements heavier than hydrogen and helium].
“من خلال القيام بذلك ، يمكننا سد رؤى من المجرات القريبة والبعيدة ، وتحسين فهمنا لتشكيل القرص.”
تظهر نتائج الفريق في إصدار يوليو من The Journal Monthly Consices of the Royal Astronomical Society.