
في هذا اليوم قبل ثلاث سنوات، شهدنا [[LINK7]]إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي [[LINK7]]، وهو أكبر وأقوى تلسكوب أرسله البشر إلى الفضاء.
استغرق بناؤه 30 عامًا، ولكن في ثلاث سنوات قصيرة من التشغيل، ثور تلسكوب جيمس ويب بالفعل من نظرتنا إلى الكون.
لقد استكشف نظامنا الشمسي، ودَرَس غلاف الكواكب البعيدة بحثًا عن علامات الحياة، واستكشف أعمق أعماق الكون ليجد أولى النجوم والمجرات التي تشكلت في الكون.
إليك ما علمنا إياه تلسكوب جيمس ويب عن الكون المبكر منذ إطلاقه – والأسرار الجديدة التي كشفها.
وحوش زرقاء مُرعبة
دفع تلسكوب جيمس ويب حدود مدى إمكانيتنا في النظر إلى أعماق الكون للعثور على النجوم والمجرات الأولى. بفضل موقعه في الفضاء، بعيدًا عن غلاف الأرض الجوي، تُوفر له ظروف مثالية لرصد أعماق الكون بواسطة الضوء تحت الأحمر.
يسجل تلسكوب جيمس ويب حاليًا سجلاً قياسياً لأبعد مجرة تم تأكيدها، يعود إلى فترة كان عمر الكون فيها [[LINK8]] حوالي 300 مليون سنة فقط [[LINK8]]. ومن المفاجئ أن هذه المجرة، في هذا النطاق الزمني القصير، تمكنت من تكوين كتلة تقدر بحوالي 400 مليون ضعف كتلة شمسنا.
يشير هذا إلى كفاءة هائلة في تكوين النجوم في الكون المبكر. وهذه المجرة ليست الوحيدة.
عندما تنمو المجرات، تنفجر نجومها، مُنتجة الغبار. كلما كبرت المجرة، زاد غبارها. يُظهر هذا الغبار المجرات حمراءً بسبب امتصاصه للضوء الأزرق. لكنّ هنا المفاجأة: أظهر تلسكوب جيمس ويب الفضائي هذه المجرات الأولى مُذهلةً بالسطوع والضخامة [[LINK9]] وزرقاءً للغاية [[LINK9]]، من دون أي أثر للغبار. هذا لغز حقيقي.
هناك العديد من النظريات لتفسير الطبيعة الغريبة لهذه المجرات الأولى. هل تحتوي على نجوم ضخمة تنهار بفعل الجاذبية دون المرور بانفجارات سوبرنوفا هائلة؟
أم تُحدث هذه النجوم انفجارات هائلة تدفع كل الغبار بعيدًا عن المجرة، مُكشفًا عن نواة زرقاء خالية من الغبار؟ ربما يُدمر الغبار بسبب الإشعاع الشديد المنبعث من هذه النجوم الغريبة المبكرة – لكننا لا نعرف بعد.
كيمياء غير عادية في المجرات المبكرة
كانت النجوم المبكرة اللبنات الأساسية لما أصبح في النهاية الحياة. بدأ الكون بوجود الهيدروجين والهيليوم وكمية ضئيلة من الليثيوم فقط. كل العناصر الأخرى، من الكالسيوم في عظامنا إلى الأكسجين في الهواء الذي نتنفسه، صُنعت في قلوب هذه النجوم.
اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن المجرات المبكرة تتميز أيضًا بخصائص كيميائية غير عادية.
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 بالكامل بعد.
أظهرت تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن نماذجنا حول كيفية قيام النجوم بتحريك التطور 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 هائلة من المجرات كأجهزة تكبير عملاقة، يمكن لكاميرات تلسكوب جيمس ويب الفضائي الحساسة أن تنظر بعمق في الكون لإيجاد أضعف المجرات.
لقد تجاوزنا حدود البحث للوصول إلى النقطة التي تصبح عندها المجرات باهتةً لدرجة توقف تكوين النجوم فيها تمامًا. وهذا يساعدنا على فهم الظروف التي تنتهي عندها عملية تكوين المجرات.
لم يحدد تلسكوب جيمس ويب هذه الحدّ حتى الآن. ومع ذلك، فقد كشف عن العديد من المجرات الباهتة، أكثر بكثير مما كان متوقعًا، وتنبعث منها أكثر من أربعة أضعاف الفوتونات النشطة (جسيمات الضوء) التي توقعناها.
يشير الاكتشاف إلى أن هذه المجرات الصغيرة ربما لعبت دورًا حاسمًا في [[LINK14]]إنهاء العصر الكوني “الظلام” [[LINK14]] ليس بعد وقت طويل من [[LINK15]]الانفجار العظيم [[LINK15]].
حالة النقاط الحمراء الغامضة
أفضت الصور الأولى لـ JWST إلى اكتشافٍ دراماتيكيٍّ آخرٍ غير متوقّع. يُعجِز الكون المبكرُ بوفرةٍ من “نقاطٍ حمراء صغيرة“: مصادرٌ ضوئيةٌ حمراءٌ مُركّزةٌ للغايةٍ، من أصولٍ مجهولة.
في البداية، اعتُبرت مجرات عملاقة فائقة الكثافة، والتي لا يُفترض حدوثها، لكن الملاحظات المُفصّلة خلال العام الماضي كشفت عن مزيج من الخصائص المُحيرة للغاية والمُتناقضة.
يُصدر غاز الهيدروجين المُضيء الضوء بسرعات هائلة، آلاف الكيلومترات في الثانية، ممّا يُميّز الغاز الذي يدور حول ثقبٍ أسودٍ فائق الكتلة [[LINK20]].
تشير هذه الظاهرة، المعروفة باسم النواة المجرية النشطة، عادةً إلى هجمةٍ شرسةٍ حيث يُبتلع ثقبٌ أسودٌ فائق الكتلة كلّ الغاز المحيط به، مُنمّياً بسرعةٍ كبيرة.
لكن هذه ليست نواة مجرات نشطة من النوع العادي. فمن البداية: لا تُصدر أي أشعة إكس قابلة للكشف، كما هو متوقع عادةً. وبطريقة أكثر إثارةً للدهشة، يبدو أنها تمتلك خصائص مجموعات النجوم.
هل يمكن لهذه المجرات أن تكون نجوماً ونوى مجرات نشطة في آنٍ واحد؟ أم أنها مرحلة تطورية وسيطة بينهما؟ مهما كانت، ستُعلمنا هذه النقاط الحمراء الصغيرة على الأرجح شيئًا عن ولادة الثقوب السوداء فائقة الكتلة والنجوم في المجرات.
مجرات الفجر الكوني المبكر
بالإضافة إلى المجرات المبكرة النشطة للغاية، [[LINK24]]لاحظ تلسكوب جيمس ويب الفضائي أيضًا بقايا ميتة للغاية [[LINK24]]: مجرات في الكون المبكر هي بقايا تشكل نجمي مكثف في فجر الكون.
تم العثور على هذه البقايا بواسطة تلسكوب هابل والتلسكوبات الأرضية، لكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي وحده كان قادرًا على تحليل ضوئها لكشف مدة موتها.
لقد كشف عن بعض المجرات الضخمة للغاية (بقدر ضخامة درب التبانة اليوم وحتى أكثر) التي تشكلت في أول 700 مليون سنة من تاريخ الكون. لا تستطيع نماذج تشكل مجراتنا الحالية تفسير هذه الأجسام – فهي كبيرة جدًا وتشكلت مبكرًا للغاية.
لا يزال علماء الكونيات يناقشون ما إذا كان بإمكانهم تعديل النماذج لتناسبها (على سبيل المثال، ربما كان تشكل النجوم المبكر فعالاً للغاية) أو ما إذا كان يتعين علينا إعادة النظر في طبيعة المادة المظلمة وكيفية ظهور الأجسام المتجمعة المبكرة.
ستُكشف تلسكوب جيمس ويب العديد من هذه الكائنات في العام القادم، وسوف يتم دراسة الكائنات الحالية بتفصيل أكبر. في أي حال، سنعرف قريبًا.
ما هو التالي لتلسكوب جيمس ويب؟
في خطواته الأولى فقط، كشف التلسكوب عن العديد من أوجه القصور في نماذجنا الحالية للكون. بينما نقوم بتحسين نماذجنا لتُعكس التحديثات التي قدمها لنا تلسكوب جيمس ويب، فإننا متحمسون للغاية بشأن المجهول المُجهول.
كانت النقاط الحمراء الغامضة تُخفي نفسها عن نظرنا. ما هو الآخر الذي يتخفى في أعماق الكون؟ سيكشف لنا تلسكوب جيمس ويب قريبًا. <<الصورة6>>
ثيميا ناناياكارا، عالمة في مركز بيانات جيمس ويب الأسترالي، جامعة سوانبي للتكنولوجيا؛ إيفو لاب، زميل مستقبلي في ARC / أستاذ مشارك، جامعة سوانبي للتكنولوجيا، و كارل غليزبروك، زميل بارز في ARC وأستاذ متميز، مركز علم الفلك والحوسبة الفائقة، جامعة سوانبي للتكنولوجيا
تم إعادة نشر هذه المقالة من محادثة بموجب ترخيص المشاع الإبداعي. اقرأ المقال الأصلي.
المصدر: المصدر