اشترك في النشرة الإخبارية لنظرية Wonder’s Wonder Science. استكشف الكون بأخبار عن الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
سي إن إن
–
لقد اكتشف علماء الفلك اكتشافًا مفاجئًا للأكسجين وعناصر مثل المعادن الثقيلة في المجرة الأكثر شهرة. تقع المجرة على بعد 13.4 مليار سنة ضوئية ، مما يعني أنه تشكل في الأيام الأولى للكون.
يعتقد علماء الفلك أن Big Bang خلق الكون قبل 13.8 مليار سنة.
تم اكتشاف المجرة البعيدة الكبيرة غير المعتادة ، التي تسمى Jades-GS-Z14-0 ، في البداية في يناير 2024 باستخدام تلسكوب جيمس ويب للفضاء ، الذي يلاحظ الكون في ضوء الأشعة تحت الحمراء غير المرئية للعين البشرية. يمكن لمرصد الفضاء أن يعود بشكل فعال في الوقت المناسب لبداية حقبة غامضة تسمى Cosmic Dawn ، أو في أول مئات من المائة مليون عام بعد الانفجار الكبير عندما ولدت المجرات الأولى ، لأنها يمكن أن تلاحظ الضوء الذي سافر لمليارات السنين عبر الفضاء إلى الأرض.
استغرق الضوء من JADES-GS-Z14-0 13.4 مليار سنة للوصول إلى ركننا من الكون ، لذلك ويب وغيرها من المراهنات مثل ألما ، أو مصفوفة atacama الكبيرة/submillimeter في صحراء تشيلي في أتاكاما ، ترى المجرة كما كان عندما كان عمر الكون فقط 300 مليون سنة.
عندما استخدم علماء الفلك ألما لمتابعة الملاحظات الأولية لـ Webb ، فاجأهم للعثور على وجود الأكسجين والمعادن الثقيلة لأن وجودهم يشير إلى أن المجرات تشكلت بسرعة أكبر من المتوقع في الأيام الأولى للكون.
نُشرت نتائج اكتشافات ALMA يوم الخميس في دراسات منفصلة في المجلة الفيزيائية الفلكية وعلم الفلك والفيزياء الفلكية.
وقال ساندر شوس ، مؤلف دراسة المجلة الفيزيائية الفلكية ومرشح الدكتوراه في مرصد ليدن بجامعة ليدن في هولندا ، في بيان: “الأمر يشبه العثور على مراهق لا تتوقع فيه سوى الأطفال”. “أظهرت النتائج أن المجرة قد تشكلت بسرعة كبيرة وتنضج أيضًا بسرعة ، مما يضيف إلى مجموعة متزايدة من الأدلة على أن تشكيل المجرات يحدث بشكل أسرع بكثير مما كان متوقعًا.”
إن حقيقة أن Jades-GS-Z14-0 كانت محملة بالعناصر الثقيلة تسبب علماء الفلك في التساؤل عن ما كانت عليه بعض المجرات المبكرة حقًا-وكذلك عددهم الذي قد يجدونه باستخدام Webb و Alma.
أثبتت جوانب متعددة من JADES-GS-Z14-0 ، بما في ذلك حجمها الكبير والسطوع ، أنها غير متوقعة. وبينما قام ويب بمسح 700 مجرات بعيدة ، تحولت هذه المجرة إلى ثالث ألمع على الرغم من أنها كانت أبعد ما تكون. لكن من المتوقع أن تكون أقدم المجرات أصغر وتيمًا لأن الكون كان أصغر بكثير في ذلك الوقت.
“بشكل عام ، تختلف المجرات في وقت مبكر من الكون تمامًا عن المجرات الشهيرة التي نعرفها من الصور الجميلة لـ Hubble و JWST” ، قال Schouws في رسالة بالبريد الإلكتروني. “إنها أكثر إحكاما ، غنية بالغاز والفوضى/الاضطراب. الظروف أكثر تطرفًا لأن الكثير من النجوم تتشكل بسرعة في حجم صغير.”
تبدأ المجرات عادةً من السحب الغازية الضخمة التي تنهار وتدور ، مع ملء النجوم الصغيرة المصنوعة إلى حد كبير من عناصر الضوء مثل الهيليوم والهيدروجين. مع تطور النجوم مع مرور الوقت ، فإنها تخلق عناصر أثقل مثل الأكسجين والمعادن ، والتي تتفرق في جميع أنحاء المجرة حيث تنفجر النجوم في نهاية حياتهم. في المقابل ، تؤدي العناصر التي تصدرها النجوم التي تموت إلى تكوين المزيد من النجوم وكذلك الكواكب التي تدور حولها.
ولكن لا شيء عن Jades-GS-Z14-0 يناسب هذا النموذج. وبدلاً من ذلك ، تحتوي المجرة على عناصر ثقيلة أكثر من 10 أضعاف مما كان متوقعًا ، حسبما قال مؤلفو الدراسة.
وقال د.
ستيفانو كارنياني ، أستاذ مساعد في Scuola Normale Superiore من PISA ، إيطاليا ، ومؤلفة لعلم الفلك والفيزياء الفلكية ، في بيان. “في الختام (Jades-GS-Z14-0) أكثر نضجًا مما كان متوقعًا ، وهذه النتائج تشير إلى أن الجيل الأول من المجرات قام بتجميع كتلتها بسرعة كبيرة.”
كما مكّن ALMA الباحثين من تأكيد مسافة المجرة ، وتم قياسها في الأصل باستخدام WebB ، وتحسين قياساتهم. وقال ريتشارد بووينز ، أستاذ مشارك في جامعة ليدن ومشارك الدراسة في المجلة الفيزيائية الفلكية ، إنه يمكن استخدام كلا التلسكوبات لدراسة تكوين وتطور المجرات الأولى.
“لقد فوجئت حقًا بهذا الكشف الواضح عن الأكسجين في JADES-GS-Z14-0” ، قال Gergö Pothping ، عالم الفلك المرصد الجنوبي الأوروبي في المركز الإقليمي لـ ALMA الأوروبي ، في بيان. ظهرت لم تشارك في أي من الدراسة.
“إنه يشير إلى أن المجرات يمكن أن تتشكل بسرعة أكبر بعد الانفجار الكبير مما كان يعتقد سابقًا. تعرض هذه النتيجة الدور المهم الذي يلعبه ألما في كشف الظروف التي تشكلت فيها المجرات الأولى في عالمنا.”
وقال كارنياني إنه بينما يمكن أن يساعد Webb في تحديد المجرات البعيدة للغاية ، يمكن لـ Alma تكبيرها لدراسة الغاز والغبار داخلها من خلال اكتشاف الضوء البعيد الذي ينبعث منه. يمكن أن تساعد دراسة هذه المجرات في إلقاء الضوء على العديد من أسرار الفجر الكوني ، مثل ما حدث بعد فترة وجيزة من بدء الكون لأول مرة وهويات أول الأشياء السماوية.
يعتقد مؤلفو الدراسة أن المجرات المبكرة قد تكون قد شكلت المزيد من النجوم ، والنجوم على نطاق أكثر ضخامة ، مما كان متوقعًا ، مما سيؤثر أيضًا على سطوع المجرة بشكل عام.
وقال شوس: “إنه مثل الشموع المحترقة: يمكن أن يكون لديك شموع ذات فتيل عريض لها لهب ساطع (نجوم ضخمة) أو يمكنك الحصول على شموع تحترق بطيئة وكفاءة (النجوم العادية)”.
وقال إن هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لفهم بالضبط ما يراه الباحثون.
يريد الفريق تحديد ما إذا كانت المجرة وتطورها السريع وقال كارنياني إن فريدة من نوعها حقًا ، أو إذا كان هناك المزيد مثلها في الكون المبكر لأن كائن سماوي واحد لا يكفي لإنشاء نموذج جديد لتشكيل المجرة.
