في مثل هذا اليوم قبل ثلاث سنوات، شهدنا إطلاق التلسكوب الفضائي جيمس ويب (JWST) المثير، وهو أكبر وأقوى تلسكوب أرسله البشر إلى الفضاء على الإطلاق.
استغرق بناؤه 30 عامًا، ولكن في ثلاث سنوات قصيرة من التشغيل، أحدث JWST ثورة في رؤيتنا للكون.
استكشف نظامنا الشمسي الخاص، ودرس أجواء الكواكب البعيدة بحثًا عن علامات الحياة، واستكشف أعماق الكون البعيدة للعثور على أولى النجوم والمجرات التي تشكلت في الكون.
إليك ما علّمنا إياه JWST عن الكون المبكر منذ إطلاقه – والألغاز الجديدة التي اكتشفها.
وحوش زرقاء غريبة
لقد دفع تلسكوب جيمس ويب الفضائي حدود ما يمكننا رؤيته في الكون للعثور على النجوم والمجرات الأولى. مع عدم وجود الغلاف الجوي للأرض، فإن موقعه في الفضاء يوفر ظروفًا مثالية للتعمق في أعماق الكون باستخدام الضوء تحت الأحمر.
سجل المجرات الأكثر بعدًا التي أكدها تلسكوب جيمس ويب يعود إلى زمن كان فيه الكون عمره حوالي 300 مليون سنة فقط. من المدهش أنه خلال هذه الفترة القصيرة، تمكنت هذه المجرة من تشكيل حوالي 400 مليون مرة من كتلة شمسنا.
هذا يدل على أن تكوين النجوم في الكون المبكر كان فعالًا للغاية. وهذه المجرة ليست الوحيدة.
عندما تنمو المجرات، تنفجر نجومها، محدثة غبارًا. كلما كانت المجرة أكبر، زادت كمية الغبار فيها. يجعل هذا الغبار المجرات تبدو حمراء لأنه يمتص الضوء الأزرق. لكن هنا تأتي المفاجأة: أظهر تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن هذه المجرات الأولى كانت ساطعة للغاية، ضخمة [[LINK9]] وزرقاء جدًا [[LINK9]]، دون أي علامة على وجود غبار. هذه معضلة حقيقية.
هناك العديد من النظريات لتفسير الطبيعة الغريبة لهذه المجرات الأولى. هل تحتوي على نجوم ضخمة تنهار فقط بسبب الجاذبية دون أن تخضع لانفجارات سوبرنوفا ضخمة؟
أم هل تحتوي على انفجارات كبيرة جدًا تدفع كل الغبار بعيدًا عن المجرة، كاشفة عن نواة زرقاء خالية من الغبار؟ ربما يتم تدمير الغبار بسبب الإشعاع المكثف من هذه النجوم الغريبة المبكرة – نحن فقط لا نعرف بعد.
“
كيمياء غير عادية في المجرات المبكرة
كانت النجوم المبكرة هي اللبنات الأساسية لما أصبح في النهاية الحياة. بدأ الكون فقط بالهيدروجين والهيليوم وكمية صغيرة من الليثيوم. جميع العناصر الأخرى، من الكالسيوم في عظامنا إلى الأكسجين في الهواء الذي نتنفسه، تم تشكيلها في نوى هذه النجوم.
اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن المجرات المبكرة تحتوي أيضًا على ميزات كيميائية غير عادية.
تحتوي على كمية كبيرة من النيتروجين، أكثر بكثير مما نلاحظه في شمسنا، بينما توجد معظم المعادن الأخرى بكميات أقل. وهذا يشير إلى أن هناك عمليات كانت تحدث في الكون المبكر لا نفهمها بعد بشكل كامل.
لقد أظهر تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن نماذجنا لكيفية دفع النجوم لتطور الكيمياء في المجرات لا تزال غير مكتملة، مما يعني أننا لا نفهم بعد بشكل كامل الظروف التي أدت إلى وجودنا.
“
أشياء صغيرة أنهت العصور الكونية المظلمة
باستخدام تجمعات ضخمة من المجرات كعدسات مكبرة عملاقة، يمكن لكاميرات JWST الحساسة أيضًا التعمق في الكون للعثور على أضعف المجرات.
لقد دفعنا إلى الأمام للعثور على النقطة التي تصبح عندها المجرات خافتة للغاية، لدرجة أنها تتوقف عن تشكيل النجوم تمامًا. هذا يساعدنا على فهم الظروف التي تنتهي عندها عملية تشكيل المجرات.
لم يجد JWST بعد هذا الحد. ومع ذلك، فقد اكتشف العديد من المجرات الخافتة، أكثر بكثير مما كان متوقعًا، والتي تصدر أكثر من أربعة أضعاف الفوتونات الطاقية (جزيئات الضوء) التي توقعناها.
”
تشير الاكتشافات إلى أن هذه المجرات الصغيرة قد لعبت دورًا حاسمًا في إنهاء “العصور المظلمة” الكونية بعد فترة ليست طويلة من الانفجار العظيم.
الحالة الغامضة للنقاط الحمراء الصغيرة
أسفرت الصور الأولى لمرصد JWST عن اكتشاف دراماتيكي وغير متوقع آخر. الكون المبكر مأهول بوفرة من “النقاط الحمراء الصغيرة”: مصادر حمراء شديدة الكثافة ذات أصل غير معروف.
في البداية، كانوا يُعتقد أنهم مجرات ضخمة شديدة الكثافة لا ينبغي أن تكون ممكنة، لكن الملاحظات المفصلة في العام الماضي كشفت عن مجموعة من الخصائص المحيرة والمتناقضة.
غاز الهيدروجين الساطع يبعث الضوء بسرعات هائلة، آلاف الكيلومترات في الثانية، وهو ما يميز الغاز الذي يدور حول ثقب أسود هائل.
هذه الظاهرة، المعروفة بالنواة المجرية النشطة، تشير عادةً إلى حالة التغذية الشديدة حيث يلتهم الثقب الأسود الهائل كل الغاز المحيط به، وينمو بسرعة.
لكن هذه ليست نوى مجرية نشطة عادية. للبدء: إنها لا تصدر أي أشعة سينية قابلة للاكتشاف، كما هو متوقع عادةً. والأكثر إثارة للاهتمام، أنها تبدو وكأن لها ميزات تجمعات النجوم.
هل يمكن أن تكون هذه المجرات نجومًا وأقنعة مجرية نشطة في نفس الوقت؟ أم أنها مرحلة تطورية بينهما؟ مهما كانت، فمن المحتمل أن تعلمنا النقاط الحمراء الصغيرة شيئًا عن ولادة كل من الثقوب السوداء الهائلة والنجوم في المجرات.
المجرات التي تظهر في وقت مبكر بشكل مستحيل
بالإضافة إلى المجرات المبكرة النشطة للغاية، [[LINK21]] وجدت JWST أيضًا جثثًا ميتة للغاية [[LINK21]]: مجرات في الكون المبكر تعتبر آثارًا لتشكل النجوم المكثف في فجر الكون.
تم العثور على هذه الجثث بواسطة تلسكوب هابل والتلسكوبات الأرضية، لكن JWST وحده كان لديه القدرة على تحليل ضوءها لكشف مدة بقائها ميتة.
لقد اكتشف بعض المجرات الضخمة للغاية (بقدر حجم مجرتنا درب التبانة اليوم وأكثر) التي تشكلت في أول 700 مليون سنة من تاريخ الكون. لا تستطيع نماذج تشكل المجرات الحالية لدينا تفسير هذه الأجسام – فهي كبيرة جدًا وتكونت في وقت مبكر جدًا.
لا يزال علماء الكون يناقشون ما إذا كان يمكن تعديل النماذج لتناسب (على سبيل المثال، ربما كان تشكيل النجوم المبكر فعالًا للغاية) أو ما إذا كان علينا إعادة النظر في طبيعة المادة المظلمة وكيف تؤدي إلى ظهور الأجسام المنهارة المبكرة.
سوف يكشف تلسكوب جيمس ويب العديد من هذه الأجسام في العام المقبل ويدرس الأجسام الموجودة بتفاصيل أكبر. في كلتا الحالتين، سنعرف قريبًا.
ما التالي لجيمس ويب؟
أثناء خطواته الأولى، كشف التلسكوب عن العديد من أوجه القصور في نماذجنا الحالية للكون. بينما نقوم بتحسين نماذجنا لتأخذ في الاعتبار التحديثات التي جلبها لنا جيمس ويب، نحن متحمسون بشكل خاص للمعارف المجهولة.
كانت النقاط الحمراء الغامضة تخفي نفسها عن أنظارنا. ماذا يوجد أيضًا في أعماق الكون؟ سيخبرنا جيمس ويب قريبًا. 
(المؤلفون: ثيميا ناناياكارا، عالم في مركز البيانات الأسترالي لجيمس ويب، جامعة سوينبرن للتكنولوجيا؛ إيفو لابيه، زميل ARC المستقبلي / أستاذ مشارك، جامعة سوينبرن للتكنولوجيا، وكارل غلازبروك، زميل ARC المتميز وأستاذ بارز، مركز علم الفلك والحوسبة الفائقة، جامعة سوينبرن للتكنولوجيا)
(بيان الإفصاح: تتلقى ثيميا ناناياكارا تمويلاً من زمالة ARC المتميزة. يتلقى إيفو لابيه تمويلاً من مجلس الأبحاث الأسترالي في شكل زمالة مستقبلية. يتلقى كارل غلازبروك تمويلاً من مجلس الأبحاث الأسترالي من أجل زمالة متميزة لأبحاث JWST ومن وكالة الفضاء الأسترالية لأنشطة تدريب JWST)
تم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. اقرأ المقالة الأصلية.
(باستثناء العنوان، لم يتم تحرير هذه القصة بواسطة موظفي NDTV وتم نشرها من تغذية موزعة.)
المصدر: المصدر