هذه المجرات الست البعيدة التي رصدها تلسكوب جيمس ويب الفضائي JWST أذهلت علماء الفلك
شاهد المجرات الست المفضلة لدى الباحثين العاملين في مشروع استكشاف الكون السحيق باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي JWST.
30 يونيو 2023
المترجم: عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم 184 لسنة 2023
These six distant galaxies captured by JWST are wowing astronomers
30 June 2023
رصد تلسكوب JWST مجرات بعيدة
كشف باحثون هذا الشهر يونيو 2023 عن نتائج استكشاف واحد من أكبر وأعمق الاستكاشافات الفلكية لسماء الليل [1] التي أجريت باستخدام تلسكوب جيمس ويب James Webb الفضائي [2] ”JWST“. بفضل هذه الجهود تعرف الفلكيون على بعض أقدم المجرات التي تم رصدها على الإطلاق - ضمن فترة، أول 650 مليون سنة بعد نشأة الكون بسبب الانفجار العظيم [3] . كانت نتائج هذا الاستكشاف مبهرة لعلماء الفلك، حيث كشفت عن تشكُّل نجوم ومجرات وانبثاقها في وقت أبكر بكثير مما كان متوقعًا.
المشروع، المعروف باسم مشروع رصد ماوراء المجرات السحيقة باستخدام تلسكوب جيمس ويب JWST Advanced Deep Extragalactic Survey ”JADES“، ركز بشكل فضولي على عدة أجسام متميزة في السماء، بما فيها ما كان في كوكبة ”برج“ الكور [4] Fornax - التي اشتهرت في عام 2004 بعد أن ركز عليها تلسكوب هابل الفضائي لمدة 11 يومًا، وكشف عن آلاف المجرات [5] . بخلاف تلسكوب هابل، فإن تلسكوب JWST ركز بشكل أساس على أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء من الضوء، مما جعله مثاليًا لاكتشاف المجرات السحيقة في البعد، والتي تطول موجة الضوء الصادر منها مع توسع الكون ”ابتعاد الكون عنا“، مما يجعل هذا الضوء يبدو أكثر حمرةً [الانزياح نحو الأحمر [6] ].
لقد قطع ضوء النجوم [7] الصادر من هذه الأجسام مسافات هائلة لدرجة أنها بدت وكأنها لم يمض وقت طويل على تكوِّنها بعد حدوث الانفجار العظيم، أي قبل 13,8 مليار سنة. قاس علماء الفلك المسافة باستخدام عامل يُعرف باسم الانزياح الأحمر: كلما زاد الانزياح نحو الأحمر [6] ، كلما زاد بُعد الجسم عنا.
قبل إطلاق تلسكوب JWST في عام 2021، رصدت بضع عشرات فقط من المجرات عند انزياحات حمراء أكبر من 8 [المترجم: انزياح نحو الأحمر أكبر من 8، يعني أن هذه المجرات تبعد بمسافة أطول من 25,5 مليار سنة ضوئية، بحسب الجدول المنشور [8] . تعرف مشروع ال JADES على 117 مجرة ضخمة ربما تكون في هذا النطاق من المسافة [9] هنا، ساعد فلكيو المشروع مجلة نتشر Nature على فهم طوفان البيانات الهائل الوارد من التلسكوب وذلك باختيار بعض المجرات المفضلة لديهم ”مدرجة كالتالي من الأبعد إلى الأقرب - بالنسبة للانفجار العظيم أو من الأقرب الي الأبعد مسافة عنا“ وكذلك بشرح ما يمكن أن نتعلمه من هذه المجرات عن الأيام الأولى من نشأة الكون.
المجرة ذات الرقم القياسي في البعد المسافي
1 - المجرة ذات الرقم القياسي في البعد المسافي
قد لا تبدو هذه المساحة الحمراء الباهتة بذاك الحجم، لكنها تحمل الرقم القياسي الحالي لأبعد مجرة معروفة في الكون. اكتشف تلسكوب JWST المجرة، المعروفة ب JADES-GS-z13-0، في أواخر العام الماضي 2022، ثم بعد ذلك أُكد هذا الاكتشاف [10] ، وذلك من خلال دراسات مفصلة لضوء نجمها [7] ، وتقع هذه المجرة عند انزياح نحو الأحمر بمقدار 13,2. هذا يعني أنها تبدو كما لو أنها نشأت بعد 320 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.
هذه المجرة صغيرة من ناحية الحجم، حيث يبلغ قطرها بضع مئات من السنين الضوئية، لكنها تقذف نجومًا جديدة بمعدل يضاهي ما لمجرة درب التبانة اليوم من نحوم، كما يقول برانت روبرتسون Brant Robertson, باحث علم الفلك في جامعة كاليفورنيا في مدينة سانتا كروز. هذا أمر رائع لأن العلماء اعتقدوا أن المجرات الأولى التي تشكلت في الكون ستتحد ببطء مع احتراق النجوم [اندماج الهيدروجين لتكوين الهيليوم في درجة 14 مليون كيلڤن] واندماجها. تُبرهن مجرة ال JADES-GS-z13-0 ومجرات أخرى مماثلة على أن المجرات الأولى كانت بؤرًا لتكُّون النجوم [11] .
يقول كيڤن هاينلين Kevin Hainline, باحث في علم الفلك بجامعة أريزونا في توكسون: ”هذه المجرات هي اللبنات الأساس لنشأة الكون“. ويضيف باستخدام تلسكوب JWST, ”رصدناها أينما توجهنا“.
مجرة عظم الكلب المتوهج
2 - مجرة عظم الكلب المتوهج
يعتقد الباحثون أن هذة المجرة هي على شكل عظم الكلب بانزياح نحو الأحمر يبلغ 11,3، على الرغم من أن هذه المسافة لا تزال بحاجة إلى تأكيد. على افتراض أن تلك المسافة صحيحة، فإنها تبدو كما لو أنها تشكلت بعد حوالي 400 مليون سنة من الانفجار العظيم.
اكتشف تلسكوب JWST مجرات تشكلت في بواكير نشأت الكون أكثر مما توقعه أي أحد: يبدو أن مجرة عظم الكلب هي في الأساس مجرتان صغيرتان في طور عملية الاندماج. لذلك، بعد 400 مليون سنة من الانفجار العظيم، شكَّل الكون بالفعل نجومًا اندمجت في مجرات، واثنتان من تلك المجرات اندمجتا معًا.
قبل أن يبدأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي في مسح سماء الليل، لم يكن علماء الفلك يعتقدون أن هذا القدر من الحركة المجرية كان ممكنًا في وقت مبكر جدًا من نشأة الكون. يقول هينلاين Hainline: ”لم أكن أتوقع رصد هذه الأنواع من المجرات على الإطلاق في بياناتنا“.v
المجرة التي احتوت ”ربما“ على النجوم الأولى في الكون
3 - المجرة التي احتوت ”ربما“ على النجوم الأولى في الكون
عند الانزياح نحو الأحمر البالغ 10,6، تبدو هذه المجرة ساطعة بشكل مدهش بعد 430 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم، كما يقول روبرتسون. المجرة المسماة GN-z11، التي رصدها أول مرة تلسكوب هابل، بدت على شكل كرة صغيرة بشكل لا يصدق كما رصدها تلسكوب JWST [12] . قد يأتي هذا السطوع من ثقب أسود عملاق في مركز هذه المجرة، يدور حوله بشكل حلزوني غاز وغبار كوني [13] محمومان [14] .
رصد تلسكوب JWST الأخرى تفيد بأن هذه المجرة تحتوي على بعض النجوم الأولى التي تشكلت في الكون [15] . القرينة على ذلك والتي هي شكل الجيوب البدائية من غاز الهليوم غير العادية من الناحية الكيميائية حول حواف المجرة كانت قرينة غير مؤكدة.
لكن من شأن النجوم الأولى أن تتكون في الغالب من الهيدروجين والهيليوم، مع بعض العناصر الكيميائية الأخرى. هذا ربما بالضبط ما رصده تلسكوب JWST في مجرة ال GN-z11. إذا كان ذلك صحيحًا، فقد تحقق الحلم الذي انتظره علماء الفلك طويلًا، وذلك باكتشاف هذه النجوم.
المجرة المتكتلة الكبيرة
4 - المجرة المتكتلة الكبيرة
تقع هذه المجرة البصلية الشكل في انزياح نحو الأحمر البالغ 8، مما يجعلها متأخرة بحوالي 300 مليون سنة عن المجرة ذات الرقم القياسي ”مجرة رقم 1 أعلاه“ في البعد المسافي. ومع ذلك، نظرًا للشكل المتكتل للمجرة، لا بد أن تكون تلك ال 300 مليون سنة مليئة بالإثارة.
يقول هاينلاين Hainline إنه لو اختزلت ال 13,8 مليار سنة من تاريخ الكون إلى فيلم مدته ساعتان، فإن الدقائق الخمس الأولى - التي شكلت حبكة ”أحداث“ الفيلم لكل ما يأتي بعدها من أحداث - من شأنها أن تثبت أن جميع المجرات الأولى التي رصدها تلسكوب JWST. وهذه المجرة الضخمة، التي يبلغ قطرها حوالي 3,7 كيلو فرسخ فلكي ”12 ألف سنة ضوئية“ [15] ، تشير إلى أن الكون كان ديناميكيًا ”متغيرًا“ منذ البداية.
المجرة التي تتوسع من الداخل نحو الخارج
5 - المجرة التي تتوسع من الداخل نحو الخارج
هذه المجرة الصغيرة، التي تُشاهد كما لو أنها نشأت بعد 700 مليون سنة من الانفجار العظيم، تحوي نجومًا تشكلت على حوافها أكثر مما تشكل في وسطها.
يقول ساندرو تاكيلا Sandro Tacchella, الباحث في الفيزياء الفلكية بجامعة كامبريدج بالمملكة المتحدة: ”إنها المرة الأولى التي تمكنا فيها من قياس تشكل النجوم داخل المجرات الحلزونية، والذي يحدث في البداية بالقرب من المركز، ثم ينتشر إلى الخارج. في مثل هذه المرحلة المبكرة“ للكون. هذا مثير للدهشة لأن النظرية تشير إلى عكس ذلك - إذ لا بد لتلك المجرات الأولى أن تتشكل نجومها بالقرب من مراكزها.
يبدو أن هذه المجرة قد بدأت مباشرةً مشكلةً أعدادًا من النجوم في مركزها كأعداد نجوم المجرات الكبيرة اليوم [17] . بعد ذلك، تحولت إلى تكوين نجوم في أطرافها، وهي المرحلة التي بلغتها بحيث تمكن علماء الفلك من رصدها اليوم.
مجرة الوردة الكونية
6 - مجرة الوردة الكونية
هذا التكتل من المجرات الحمراء شديدة الغبرة الكونية التي تشبة الوردة لفت انتباه فريق مشروع JADES بشكل مباشر تقريبًا، وأطلقوا على هذه المجرة الوردة الكونية.
”هذه المجرة أحتلت مكانة خاصة من قلوب إعضاء الفريق“. ”من الناحية العلمية، يمثل هذا الاكتشاف قفزة إلى الأمام لتلسكوب JWST في فهم مدى احمرار الكون،“ كما يقول ستايسي ألبرتس، باحث في علم الفلك بجامعة أريزونا في توكسون، [المترجم: مدى احمرار الكون أمارة على توسع الكون وبرده [18] ]
قد لا ترتبط مجرات الوردة ببعضها البعض من الناحية المادية، لأنها تقع على مسافات متفاوتة تشمل انزياحات نحو الأحمر تتراوح من 2,5 إلى 3,9. لكن هذه القيم وضعت هذه المجرات في مركز ”الظهيرة الكونية“، الظهيرة الكونية هي الفترة التي جاءت بعد حوالي 3 مليار سنة بعد الانفجار العظيم [المترجم: أو ما قبل 10 - 11 مليار سنة مضت [19] ]، عندما شكلت المجرات النجوم بسرعة وبكثافة لدرجة أنها شكلت معظم النجوم المعروفة في الكون اليوم.
نشرت النتائج في مجلة نتشر [20] Nature.
