
في هذا اليوم قبل ثلاث سنوات، شهدنا إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وهو أكبر وأقوى تلسكوب أرسله البشر إلى الفضاء.
استغرق بناؤه 30 عامًا، لكن في ثلاث سنوات قصيرة من العمل، أحدث تلسكوب جيمس ويب ثورة في فهمنا للكون.
لقد استكشف نظامنا الشمسي، ودَرس غلافَات كواكبٍ بعيدة بحثًا عن علامات الحياة، واستكشف أعمق أجزاء الكون للعثور على أولى النجوم والمجرات التي تشكلت في الكون.
إليكم ما علمنا به تلسكوب جيمس ويب عن الكون المبكر منذ إطلاقه – وعن الألغاز الجديدة التي كشفها.
وحوش زرقاء غريبة
دفع تلسكوب جيمس ويب حدود ما يمكننا رؤيته في الكون للعثور على النجوم والمجرات الأولى. بغياب غلاف الأرض الجوي، يُعدّ موقعه في الفضاء مثاليًا لرؤية أعماق الكون باستخدام الضوء تحت الحمراء.
يسجل تلسكوب جيمس ويب حاليًا أقصى مسافة للمجرة المُثبتة، والتي تعود إلى وقت كان عمر الكون [[LINK8]] حوالي 300 مليون سنة فقط[[LINK8]]. مفاجئًا، تمكنت هذه المجرة خلال هذه الفترة القصيرة من تكوين كتلة تبلغ حوالي 400 مليون ضعف كتلة شمسنا.
هذا يدل على أن تكون النجوم في الكون المبكر كان فعّالًا للغاية. وهذه المجرة ليست الوحيدة.
عندما تنمو المجرات، تنفجر نجومها، مُنتجةً الغبار. وكلما زادت حجم المجرة، زاد غبارها. هذا الغبار يُظهر المجرات حمراءً لأنه يُمتص الضوء الأزرق. ولكنّ هنا المفاجأة: أظهر تلسكوب جيمس ويب الفضائي هذه المجرات الأولى مُذهلةً بالسطوع، و هائلةً [[LINK9]]و زرقاءً للغاية [[LINK9]]، دون أي أثر للّغبار. وهذا لغز حقيقي.
هناك العديد من النظريات لشرح الطبيعة الغريبة لهذه المجرات الأولى. هل تحتوي على نجوم ضخمة تنهار بسبب الجاذبية دون أن تخضع لانفجارات سوبرنوفا هائلة؟
أم هل تحدث انفجاراتٌ كبيرةٌ تُبعدُ كلَّ الغبارِ بعيدًا عن المجرةِ، مُعرِّيةً لبًَّ زُرْقًا خالِيًا من الغبار؟ ربما يُدْمَرُ الغبارُ بسبب الإشعاعِ الشديدِ القادم من النجومِ الغريبةِ المبكرةِ – لكننا لا نعلمُ بعدُ.
كيمياءٌ غير عادية في المجراتِ المبكرة
كانت النجومُ المبكرةُ اللبناتِ الأساسيةَ لما أصبحَ في النهاية حياةً. بدأ الكونُ بالهيدروجينِ والهيليومِ وكميةٍ ضئيلةٍ من الليثيوم. كلُّ العناصرِ الأخرى، من الكالسيومِ في عظامنا إلى الأكسجينِ في الهواءِ الذي نتنفسه، نُحتت في قلوبِ هذه النجوم.
اكتشفتُ تلسكوبُ جيمس ويب الفضائيّ أنَّ [[LINK10]]المجراتِ المبكرةَ تتميزُ بخصائصٍ كيميائيةٍ غير عاديةٍ [[LINK10]].
تحتوي على كمية كبيرة من النيتروجين، أكثر بكثير مما نلاحظه في شمسنا، بينما توجد معظم المعادن الأخرى بكميات أقل. يشير هذا إلى وجود عمليات في الكون المبكر لم نفهمها بعد بشكل كامل.
أظهرت تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن نماذجنا حول كيفية قيام النجوم بتطور الكيميائي للمجرات لا تزال غير مكتملة، مما يعني أننا لا نزال لا نفهم تمامًا الظروف التي أدت إلى وجودنا.
(مأخوذ من كاستيلانو وآخرون، 2024 *مجلة الفيزياء الفلكية*; فرق JWST-GLASS و UNCOVER)
أشياء صغيرة أنهت العصور المظلمة الكونية
باستخدام مجموعات ضخمة من المجرات كأجهزة تكبير ضخمة، يمكن لكاميرات تلسكوب جيمس ويب الفضائي الحساسة أيضًا النظر بعمق في الكون [[LINK13]] للعثور على المجرات الأضعف [[LINK13]].
لقد دخلنا في أعماق البحث للعثور على النقطة التي تصبح عندها المجرات باهتة لدرجة توقف تشكيل النجوم فيها تمامًا. وهذا يساعدنا على فهم الظروف التي تنتهي عندها عملية تشكيل المجرات.
ولم يُحدد تلسكوب جيمس ويب هذه الحدّ. ومع ذلك، فقد كشف عن العديد من المجرات الباهتة، أكثر مما كان متوقعًا، وتُصدر أكثر من أربعة أضعاف الفوتونات النشطة (جسيمات الضوء) التي توقعناها.
يشير الاكتشاف إلى أن هذه المجرات الصغيرة ربما لعبت دورًا حاسمًا في [[LINK14]]إنهاء العصور الكونية “المظلمة” [[LINK14]] ليس بعد وقت طويل من [[LINK15]]الانفجار العظيم [[LINK15]].
حالة النقاط الحمراء الغامضة
أُنتجت الصور الأولى من تلسكوب جيمس ويب اكتشافًا مثيرًا آخر وغير متوقع. فالكُون المبكر يضم وفرة من “نقاط حمراء صغيرة“: مصادر ضوئية حمراء مُضغوطة للغاية، من أصل مجهول.
في البداية، اعتُقد أنها مجرات عملاقة فائقة الكثافة، والتي لا ينبغي أن تكون ممكنة، لكن الملاحظات التفصيلية خلال العام الماضي كشفت عن مزيج من الخصائص المحيرة للغاية والتناقضات.
ينبعث غاز الهيدروجين الساطع ضوءًا بسرعات هائلة، آلاف الكيلومترات في الثانية، وهو ما يميز الغاز الذي يدور حول ثقب أسود فائق الكتلة [[LINK20]].
تشير هذه الظاهرة، المعروفة باسم النواة المجرة النشطة، عادةً إلى هجومٍ مُدمّر حيث يبتلع ثقب أسود فائق الكتلة كل الغاز المحيط به، مُنميًا بسرعة.
لكن هذه ليست نواة مجرات نشطة من النوع المعتاد. فمن البداية: لا تُصدر أي إشعاعات إكس قابلة للكشف، كما هو متوقع عادةً. وبطريقة أكثر إثارة للاهتمام، يبدو أنها تتمتع بخصائص مجموعات النجوم.
هل يمكن أن تكون هذه المجرات نجومًا ونواة مجرات نشطة في نفس الوقت؟ أو مرحلة تطورية ما بينهما؟ مهما كانت، فإن هذه النقاط الحمراء الصغيرة ستُعلّمنا على الأرجح شيئًا عن ولادة الثقوب السوداء فائقة الكتلة والنجوم في المجرات.
المجرات المبكرة المُستحيلة
إلى جانب المجرات المبكرة النشيطة للغاية، وجدت تلسكوب جيمس ويب الفضائي أيضًا جثثًا ميتة للغاية: مجرات في الكون المبكر هي بقايا من تكوين نجمي مكثف في فجر الكون.
لقد عُثر على هذه الجثث بواسطة تلسكوب هابل والتلسكوبات الأرضية، لكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي فقط كان لديه القدرة على تحليل ضوئها لكشف مدة موتها.
لقد كشف عن بعض المجرات الضخمة للغاية (مثل ضخامة مجرتنا درب التبانة اليوم وأكثر) التي تشكلت في أول 700 مليون سنة من تاريخ الكون. لا تستطيع نماذج تكوين مجراتنا الحالية شرح هذه الكائنات – فهي كبيرة جدًا وتشكلت مبكرًا جدًا.
لا يزال علماء الكونيات يناقشون ما إذا كانت النماذج يمكن أن تُثنَى لتناسب (على سبيل المثال، ربما كان تكوين النجوم المبكر فعالاً للغاية) أو ما إذا كان علينا إعادة النظر في طبيعة المادة المظلمة وكيفية نشوئها من الأجسام المبكرة المتجمعة.
سيُظهر تلسكوب جيمس ويب الفضائي العديد من هذه الكائنات في السنة المقبلة، وسيُجري دراسةً مُفصّلةً للأجسام الموجودة حاليًا. على أي حال، سنعرف قريبًا.
ما هو المُقبل على تلسكوب جيمس ويب الفضائي؟
في خطواته الأولى فقط، كشف التلسكوب عن العديد من نقاط الضعف في نماذجنا الحالية للكون. بينما نُحسّن نماذجنا لتُواكب التحديثات التي أتاحها لنا تلسكوب جيمس ويب، فإننا متحمسون للغاية لما هو مجهول من المجهول.
كانت النقاط الحمراء الغامضة مخفيةً عن نظرنا. ما الذي يُخبئه عمق الكون؟ سيعلمنا تلسكوب جيمس ويب قريبًا.
ثيميا ناناياكارا، عالمة في مركز بيانات جيمس ويب الأسترالي، جامعة سوانبي للتكنولوجيا؛ إيفو لاب، زميل مستقبلي ARC / أستاذ مشارك، جامعة سوانبي للتكنولوجيا، و كارل غليزبروك، زميل مُكرم ARC وأستاذ مُميز، مركز علم الفلك والحوسبة العُليا، جامعة سوانبي للتكنولوجيا
تم إعادة نشر هذا المقال من محادثة بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. اقرأ المقال الأصلي.
المصدر: المصدر