قد لا تكون سحب السخام المتصاعدة هي ما تتوقع أن يثيره علماء الفلك.
لكن الباحثين الذين يستخدمون تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لناسا وجدوا أن حلقات مجرة بعيدة مليئة بالدخان الكوني.
اكتشف علماء الفلك جزيئات عضوية معقدة توجد عادة في الدخان والسخام في مجرة تبعد أكثر من 12 مليار سنة ضوئية عن الأرض.
ومع ذلك ، بعيدًا عن كونه علامة على التلوث بين المجرات ، يعتقد العلماء أن هذا الاكتشاف يمكن أن يساعدنا في فهم كيفية تشكل النجوم في المراحل المبكرة جدًا من الكون.
نظرًا لأن هذه المجرة بعيدة جدًا ، فإن الضوء القادم من حلقاتها كان يسافر لمليارات السنين بحلول الوقت الذي وصل فيه إلى JWST.
وجد الباحثون الذين يستخدمون تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لناسا أن حلقات مجرة بعيدة مليئة بالدخان الكوني.
سمح هذا للعلماء بمراقبة المجرة المعروفة باسم SPT0418-47 كما كانت عندما كان عمر الكون 1.5 مليار سنة فقط – حوالي 10 في المائة من عمره الحالي.
في العادة ، لن يكون من الممكن استخدام التلسكوب لدراسة شيء بعيد جدًا.
ومع ذلك ، لحسن الحظ بالنسبة للباحثين ، فإن SPT0418-47 يكاد يتماشى تمامًا مع مجرة أخرى أقرب.
أوضح جاستن سبيلكر ، عالم الفلك بجامعة تكساس إيه آند إم ، والمؤلف الرئيسي للدراسة ، أن هذا يخلق “عدسة مكبرة كونية” طبيعية حيث ينحني الضوء القادم من المجرة البعيدة ويمتد بفعل جاذبية الجسم الأقرب إلى شكل حلقة يسمى حلقة “أينشتاين”.
يمكن أن يكون الضوء المنبعث من حلقة أينشتاين أكثر سطوعًا بمقدار 30 مرة مما كان يمكن أن يكون عليه في أي حالة أخرى ، مما يسمح للعلماء برؤية الأشياء التي عادة ما تكون بعيدة جدًا وخافتة للرؤية.
قال الدكتور سبيلكر إن هذا هو ما دفعه وفريقه لدراسة هذه المجرة في المقام الأول ، لأنها “تتيح لنا حقًا رؤية كل التفاصيل الغنية لما يتكون منه مجرة في بدايات الكون والتي لم نتمكن من القيام بها بخلاف ذلك.”
قال Kedar Phadke ، الذي قاد التطوير التقني للمشروع ، إنه بفضل Webb Telescope ، أصبح العلماء الآن قادرين على تحقيق اكتشافات لم تكن ممكنة من قبل.
قال السيد Phadke: “اكتشافات مثل هذه هي بالضبط ما تم بناء Webb من أجله: فهم المراحل الأولى من الكون بطرق جديدة ومثيرة”.
إنه لأمر مدهش أن نتمكن من تحديد الجزيئات التي تبعد مليارات السنين الضوئية التي نعرفها هنا على الأرض ، حتى لو ظهرت بطرق لا نحبها ، مثل الضباب الدخاني والدخان.
يمكن أن يكون الضوء الصادر من حلقة أينشتاين أكثر سطوعًا بما يصل إلى 30 مرة مما كان يمكن أن يكون عليه في أي حالة أخرى ، مما يسمح للعلماء برؤية الأشياء التي عادة ما تكون بعيدة جدًا وخافتة للرؤية.
استخدم العلماء JWST وعدسة الجاذبية لدراسة ضوء الأشعة تحت الحمراء المنبعث من المجرة البعيدة للعثور على وجود جزيئات تسمى الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAH).
تتشكل بالقرب من النجوم المشكلة حديثًا والتي تنبعث منها كتل من الضوء فوق البنفسجي ، وتمتص الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات هذه الطاقة لتصبح شيئًا مثل سحابة من الدخان في الفضاء.
تلعب هذه السلاسل الطويلة والمتشابكة من ذرات الهيدروجين والكربون دورًا مهمًا في ولادة النجوم من خلال امتصاص الطاقة وتنظيم كيفية تسخين الغاز في المجرات أو تبريده.
قال الدكتور سبيلكر: “هذه الجزيئات الكبيرة شائعة جدًا في الفضاء. اعتاد علماء الفلك على الاعتقاد بأنها كانت علامة جيدة على تشكل نجوم جديدة. في أي مكان رأيت فيه هذه الجزيئات ، كانت النجوم الصغيرة أيضًا تتوهج بعيدًا.
ومع ذلك ، مع هذا الاكتشاف الجديد ، ربما تكون قوة JWST قد أظهرت أن الدخان لم يكن يعني دائمًا نشوب حريق في الأيام الأولى للكون.
وأضاف Spilker: “بفضل الصور عالية الدقة من Webb ، وجدنا الكثير من المناطق التي بها دخان ولكن لا يوجد بها تكوين نجمي ، وأخرى بها نجوم جديدة تتشكل ولكن لا يوجد دخان”.
هذا يعني أن وجود الدخان الكوني لا يعني دائمًا أن النجوم سوف تتشكل في مكان قريب ، مما يقلب الافتراضات السابقة حول كيفية تشكل المجرات.
يأمل فريق البحث الذي يقف وراء هذا الاكتشاف الآن في استخدام JWST لمعرفة المزيد حول كيفية تشكل النجوم بالقرب من بداية الكون ، مع خطط للبحث عن الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في مجرتين إضافيتين بعيدتين.
وأضاف سبيلكر: “الآن وقد أظهرنا أن هذا ممكن لأول مرة ، فإننا نتطلع إلى محاولة فهم ما إذا كان صحيحًا حقًا أنه حيثما يوجد دخان ، يوجد حريق”.
ربما سنكون قادرين على العثور على مجرات صغيرة جدًا لدرجة أن الجزيئات المعقدة مثل هذه لم يتح لها الوقت لتتشكل في فراغ الفضاء حتى الآن ، لذا فإن المجرات كلها نار ولا دخان. الطريقة الوحيدة للتأكد من ذلك هي النظر إلى المزيد من المجرات ، ونأمل أن تكون أبعد من هذه المجرات.
نُشرت الدراسة في مجلة Nature.
تلسكوب جيمس ويب: تم تصميم تلسكوب ناسا بقيمة 10 مليارات دولار لاكتشاف الضوء من النجوم والمجرات الأقدم
وُصف تلسكوب جيمس ويب بأنه “آلة الزمن” التي يمكن أن تساعد في كشف أسرار كوننا.
سيتم استخدام التلسكوب للنظر إلى المجرات الأولى التي ولدت في الكون المبكر منذ أكثر من 13.5 مليار سنة ، ومراقبة مصادر النجوم والكواكب الخارجية وحتى أقمار وكواكب نظامنا الشمسي.
يعتبر التلسكوب الضخم ، الذي كلف بالفعل أكثر من 7 مليارات دولار (5 مليارات جنيه إسترليني) ، خليفة لتلسكوب هابل الفضائي.
تبلغ درجة حرارة تلسكوب جيمس ويب ومعظم أجهزته 40 كلفن تقريبًا – حوالي 387 فهرنهايت تحت الصفر (ناقص 233 درجة مئوية).
إنه أكبر وأقوى تلسكوب فضاء مداري في العالم ، قادر على النظر إلى الوراء 100-200 مليون سنة بعد الانفجار العظيم.
تم تصميم مرصد الأشعة تحت الحمراء الذي يدور حوله ليكون أقوى بحوالي 100 مرة من سابقه ، تلسكوب هابل الفضائي.
ناسا تحب أن تفكر في جيمس ويب على أنه خليفة هابل بدلاً من أن يكون بديلاً ، حيث سيعمل الاثنان جنبًا إلى جنب لفترة من الوقت.
تم إطلاق تلسكوب هابل في 24 أبريل 1990 ، عبر مكوك الفضاء ديسكفري من مركز كينيدي للفضاء في فلوريدا.
يدور حول الأرض بسرعة حوالي 17000 ميل في الساعة (27300 كيلومتر في الساعة) في مدار أرضي منخفض على ارتفاع حوالي 340 ميلاً.