المجرات التي لا ينبغي أن تكون موجودة: يشعر الخبراء بالحيرة لأن تلسكوب جيمس ويب التابع لناسا الذي تبلغ قيمته 10 مليارات دولار يكتشف ستة مجموعات نجمية كبيرة الحجم أكبر من أن تتناسب مع عمرها.

ادعى العلماء أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لوكالة ناسا يواصل اكتشاف المجرات الأكبر من أن توجد.

ستة من هذه العناقيد النجمية ضخمة جدًا بحيث لا يمكن أن تكون عمراً تشير بياناتهم إلى أنها موجودة ، والتي يتراوح عمرها بين 500 و 700 مليون سنة.

هذا يعني أنه ما لم يتم تحليل البيانات بشكل غير صحيح ، فلا يزال هناك شيء أساسي لتعلمه حول كيفية تشكل المجرات بعد الانفجار العظيم.

قال مؤلف الدراسة ، الدكتور مايك بويلان كولشين من جامعة تكساس في أوستن: “إذا كانت الجماهير على حق ، فنحن في منطقة مجهولة”.

تقول إحدى النظريات أن الكون توسع بسرعة أكبر بكثير بعد الانفجار العظيم مما هو مفترض حاليًا.

رسم بياني يوضح المقدار النسبي للذرات (المحور y) الموجودة في المجرات التي لها على الأقل كتلة معينة (M *) من النجوم (المحور x). يبدو أن ثلاث مجرات اكتشفها JWST (المربع الأسود) تستخدم عددًا أكبر بكثير من ذرات الغاز المتاحة للنجوم مما هو متوقع

تم تصميم JWST الذي تبلغ تكلفته 10 مليارات دولار ، والذي أرسل صوره الرسمية الأولى في يوليو من العام الماضي ، لاكتشاف الضوء من أقدم النجوم والمجرات.

كلما كان الجسم بعيدًا ، كلما نظر إلى الوراء في الوقت المناسب ، لأنه يستغرق وقتًا أطول حتى يصل الضوء إلى مرآته التي يبلغ طولها 21 قدمًا (6 أمتار).

إنه أكبر وأقوى تلسكوب فضاء مداري في العالم ، وهو قادر على النظر إلى الوراء 100 إلى 200 مليون سنة بعد الانفجار العظيم.

في فبراير ، قام العلماء في جامعة سوينبرن للتكنولوجيا في أستراليا بتحليل البيانات التي جمعتها من ست مجرات.

قدّروا عمر أول شخص نظروا إليه بحوالي 13.8 مليار سنة ، لكن الضوء الذي اكتشفه JWST استغرق 13 مليار سنة للوصول إليه.

هذا يعني أن ما كانوا يلاحظونه كان صورة لكيفية ظهور الكون عندما كان عمر الكون 700 مليون سنة فقط – بالكاد 5 في المائة من عمره الحالي.

ومع ذلك ، أظهرت هذه الصورة أيضًا أنها مكونة من 100 مليار نجم – وهو نفس مقدار مجرة ​​درب التبانة الحالية ، والتي كان لديها 13 مليار سنة أخرى لتنمو.

لقد كانت قصة مماثلة للمجرات الخمس الأخرى ، حيث احتوتوا على عدد من النجوم أكثر مما كان متوقعًا لمجموعة من عصرهم.

في دراسة متابعة نُشرت في مجلة Nature Astronomy الأسبوع الماضي ، اختبر الدكتور Boylan-Kolchin هذه النتائج مقابل “النموذج الكوني ΛCDM”.

هذا إطار لفهم دور الطاقة المظلمة (Λ) والمادة المظلمة الباردة (CDM) في تشكيل تطور الكون.

وجد أستاذ علم الفلك ، من الناحية النظرية ، أن المجرات بهذا الحجم وهذا العمر ممكنة مع هذا النموذج ، لكنها في “الحد الأقصى المطلق”.

في فبراير ، حلل العلماء البيانات التي جمعوها عن ست مجرات. قدّروا عمر أول شخص نظروا إليه بحوالي 13.8 مليار سنة ، لكن الضوء الذي اكتشفه JWST استغرق 13 مليار سنة للوصول إليه. هذا يعني أن ما كان يُلاحظ كان صورة لكيفية ظهور الكون عندما كان عمر الكون 700 مليون سنة فقط – بالكاد 5 في المائة من عمره الحالي. ومع ذلك ، أظهرت هذه الصورة أيضًا أنها مكونة من 100 مليار نجم – وهو نفس مقدار مجرة ​​درب التبانة الحالية ، والتي كان لديها 13 مليار سنة أخرى لتنمو. في الصورة: المجرات الست الضخمة ومحيطها في السماء

تتشكل المجرات عندما تنهار سحب الغاز تحت جاذبيتها ، وتصبح كثيفة وساخنة بشكل متزايد ، وفي النهاية تشكل النجوم.

لكن بعض هذا الغاز يمكن أن يُفقد ، إما لأنه يُقذف أثناء عملية تشكل النجم ، أو يُجرد من قبل قوة خارجية ، مثل مستعر أعظم قريب.

قال الدكتور بويلان كولشين: “نرى عادةً ما لا يزيد عن 10 في المائة من الغاز يتحول إلى نجوم”.

ومع ذلك ، لكي تنمو هذه المجرات الست كبيرة كما كانت في وقت وجودها ، يجب أن تكون قاموا بتحويل ما يقرب من 100 في المائة من الغاز المتاح لديهم إلى نجوم.

وأضاف الدكتور Boylan-Kolchin: “في حين أن تحويل الغاز بنسبة 100 في المائة إلى نجوم يكون تقنيًا على حافة ما هو ممكن نظريًا ، إلا أن الأمر يتطلب حقًا أن يكون هذا الأمر مختلفًا تمامًا عما نتوقعه”.

هذا يعني أن نموذج ΛCDM ، الذي اعتمد عليه علماء الكونيات منذ أواخر التسعينيات ، قد لا يكون صحيحًا تمامًا.

تم تصميم JWST بقيمة 10 مليارات دولار (في الصورة) ، والذي أرسل صوره الرسمية الأولى في يوليو من العام الماضي ، لاكتشاف الضوء من النجوم والمجرات الأقدم.

قال الدكتور بويلان كولشين. سنطلب شيئًا جديدًا جدًا حول تكوين المجرات أو تعديل في علم الكونيات.

“أحد أكثر الاحتمالات تطرفًا هو أن الكون كان يتمدد بشكل أسرع بعد الانفجار العظيم بوقت قصير مما نتوقعه ، الأمر الذي قد يتطلب قوى وجسيمات جديدة.”

لذلك ، من الممكن أن يحتاج النموذج إلى التغيير لأخذ عمليات تكوين المجرات الجديدة والأسرع هذه في الاعتبار.

يمكن أيضًا أن يكون هناك المزيد من المواد المتاحة لبداية الكون لتشكيل النجوم والمجرات ، والتي يجب أن يفسرها النموذج أيضًا.

ولكن قبل أن يقفز العلماء لتغيير نهجهم الأساسي في علم الكونيات ، يجب تأكيد صحة البيانات من JWST.

قد يكون السبب هو أن الثقوب السوداء الهائلة قد تكون قد أدت إلى تسخين الغاز المحيط بالمجرات ، مما يجعلها تبدو أكبر مما هي عليه.

قد لا يكون الضوء الذي اكتشفه JWST قد نشأ أيضًا منذ 13 مليار سنة ، مما يعني أنه قد يظهر بالفعل المجرات في أعمار أكثر تقدمًا.

عندما ينتقل الضوء عبر الفضاء المتسع ، يتمدد طوله الموجي ويقل التردد ، من خلال ما يعرف باسم “الانزياح الأحمر”.

يسمح حجم الانزياح الأحمر للعلماء بحساب وقت انبعاث الضوء من نجم ، ولكن يمكن أن يتأثر بالغبار ويعطي العمر الخطأ.

من المأمول أن تكشف المزيد من الدراسة عما إذا كان هذا هو الحال.

كتب الدكتور Boylan-Kolchin: “إذا استمر تحليل بيانات JWST في الكشف عن وجود مجرات ضخمة بشكل مذهل في عهود كونية مبكرة جدًا ، فإن المفاجآت الأكثر إثارة تنتظر مجالي تكوين المجرات وعلم الكونيات.”

تلسكوب جيمس ويب: تم ​​تصميم تلسكوب ناسا بقيمة 10 مليارات دولار لاكتشاف الضوء من أقدم النجوم والمجرات

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.