تدخل ملامح بعض أقدم المجرات في الكون بؤرة تركيز أكثر حدة.

الصورة الكبيرة: ستمنح البيانات المستمدة من التلسكوبات في الفضاء وعلى الأرض – بما في ذلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديد والقوي (JWST) – علماء الفلك أفضل صورة لهم حتى الآن حول كيفية تشكل النجوم والمجرات الأولى في الكون وتطورها.

• بعد عدة مئات من ملايين السنين من الانفجار العظيم هي لحظة غامضة وحاسمة في الكون. خلال تلك الفترة ، هـ ولدت النجوم الأولى غاز مصنوع في الغالب من الهيدروجين والهيليوم. ماتت هذه النجوم وشكلت عناصر أثقل منتشرة في جميع أنحاء الكون ، وزرع الجيل القادم من النجوم.
• بعد مليار سنة من الانفجار العظيم ، تواجدت المجرات الهائلة والثقوب السوداء في جميع أنحاء الكون. كان الكون أيضًا سوف يتأين حتى ذلك الحين ، قم بتحويله من مكان مليء بالغاز البدائي الغامق والكثيف إلى مكان يمكن أن يسطع فيه الضوء.
• يريد علماء الفلك معرفة الدور الذي لعبته النجوم والمجرات الأولى في تلك العملية الحرجة – وكيف تشكلت هذه الأجسام الفلكية المبكرة.

يحفز الخبر: أصدرت وكالة ناسا صورة مذهلة هذا الأسبوع تظهر آلاف المجرات – والتي تشكل بعضها بعد أقل من مليار سنة من الانفجار العظيم – كجزء من أول خمس صور علمية لـ JWST.

• تم تصميم التلسكوب أيضًا لربط العناصر التي تكونت المجرات الأولى لفهم تطورها.
• قالت جين ريجبي ، عالمة الفيزياء الفلكية في مركز جودارد للطيران التابع لناسا وعالم مشروع العمليات في JWST: “هذه هي الطريقة التي يتشكل بها الأكسجين في أجسامنا – في النجوم في المجرات. ونرى هذه العملية تبدأ”.

كيف يعمل هذا: ينظر JWST إلى الكون في ضوء الأشعة تحت الحمراء (IR) ، مما يتيح لعلماء الفلك الوصول إلى النجوم والمجرات البعيدة التي تنبعث منها الضوء الذي عادة ما يحجبه الغبار الكوني.

• مع توسع الكون ، يزداد الطول الموجي للضوء البصري من المجرات المبكرة ويتحول إلى طيف الأشعة تحت الحمراء أثناء تحركه في المكان والزمان. هذه المجرات أضعف من أن نراها بالعين المجردة ، ولكن لا يزال من الممكن التقاطها بواسطة العدسات وأجهزة الكشف عن التلسكوبات الحساسة.
• سيتم دمج بيانات JWST مع الملاحظات البصرية من تلسكوب هابل الفضائي ، وبيانات الراديو من مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / ما دون المليمتر (ALMA) والمصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) ، ومراصد الأشعة السينية تشاندرا لإعطاء العلماء رؤية أكثر شمولية عن كون.

السؤال الكبير: بدمج هذه البيانات ، يبحث علماء الفلك عن أدلة حول كيفية تشكل المجرات الأولى على الإطلاق.

واحد تقترح النظرية المجرات المبكرة وولدت سحب ضخمة من الغاز والغبار انهارت على نفسها ، وخلقت غيومًا كثيفة بدأت في الالتحام والدوران لتشكيل المجرات.

• نظرية أخرى ، مدعومة ببيانات الحداد ، تقول إن كتلًا أصغر من الغاز والغبار اندمجت لتشكل مجرات وعناقيد أكبر مترابطة بواسطة الجاذبية الهائلة.
• الدليل التراكمي يشير إلى الاندماج باعتباره الطريقة المهيمنة لنمو المجرات ، لكن الملاحظات لا تزال متفرقة والتفاصيل غير واضحة.

• يقول كريس كاريلي ، عالم الفلك الراديوي الذي يعمل في مرصد مؤسسة العلوم الوطنية وباحث في تشكيل المجرات المبكرة: “تشكل المجرات مجرد عملية فوضوية”.
• “[It’s] يشبه إلى حد كبير الطقس “، على غرار أبحاث السحاب ، الهدف هو تحديد الظواهر الفيزيائية الحيوية المرئية عبر المجرات وفصلها عن تفاصيل مجرة ​​واحدة لفهم متى وكيف حوّل الكون الغاز البدائي إلى نجوم.

ما بين السطور: منذ حوالي 10 مليارات سنة ، يبدو أن كتلة المجرات كانت تتحكم فيها الغازات وليس النجوم ، بحسب البيانات من ALMA. في المجرات الأحدث ، العكس هو الصحيح.

• يوفر هذا المخزون الجزيئي أدلة حول كيفية تغير المجرات – وأنشطتها في تكوين النجوم – بمرور الوقت. يقول كاريلي إن صعود وهبوط كمية الغاز في المجرات على مدار تاريخ الكون يعادل معدل تشكل النجوم.

أين تقف: كان العلماء قادرين على استخدام JWST ل حلل الجزيئات – بما في ذلك الأكسجين والنيون والهيدروجين – والتي شكلت واحدة من المجرات في صورة المجال العميق هذا الأسبوع كما كانت موجودة قبل 13.1 مليار سنة.

• “الأطياف هي المكافئ الفلكي لإسفنج الحمض النووي” تغريد على تويتر جوناثان ماكدويل ، عالم الفيزياء الفلكية في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية. “ما فعلته المجرات هو الترميز في ضوءها”.

ماذا تتوقع: يمكن أن تساعد مقارنة خصائص الغاز في المجرات القريبة والبعيدة علماء الفلك في دراسة كيفية تغير الوسط النجمي نفسه بمرور الوقت.

• يقول براين تراكيس Brian Traces ، عالم الفيزياء الفلكية وزميل ما بعد الدكتوراه في مركز الفيزياء الفلكية: “أعتقد أنه يمكننا فهم هذا التطور بشكل أفضل في السنوات القادمة ، خاصة مع JWST”.