كتب – رامز يوسف:
عندما بدأ تلسكوب ويب إرسال أولى صوره ذات المجال العميق، توقع علماء الفلك ظهور تيار خفيف من المجرات الخافتة الوليدة. لكن بدلًا من ذلك، اكتشفوا مجرات “وحوش حمراء” ضخمة وساطعة، تتألق بعد ما بين 500 مليون ومليار سنة فقط من الانفجار العظيم.
أدهش هذا الانفجار الكوني المبكر للمجرات المنزاحة نحو الأحمر حتى الباحثين المخضرمين الذين ظنوا أن لديهم فهمًا متينًا لكيفية نمو المجرات.
بدا أن هذه المجرات الضخمة – بعضها ضخم مثل مجرة درب التبانة الحالية – قلبت مفهوم لامدا كولد دارك ماتر (ΛCDM) القياسي رأسًا على عقب. ففي النهاية، إذا ظهرت المجرات العملاقة بهذه السرعة، فربما كان الجدول الزمني المرجعي لتكوين النجوم بحاجة إلى نظرة جديدة.
لتحديد ما رصده ويب بالفعل، تعمق فريق دولي في مسح فريسكو الخاص بالتلسكوب، والذي يجمع بين التصوير الدقيق والقياسات الطيفية التي تكشف عن المسافة الدقيقة للمجرة وعمرها.
باستخدام فريسكو، فحص الفريق 36 مجرة محاطة بالغبار. وأكدت الانزياحات الحمراء الدقيقة أن معظمها يتوافق تمامًا مع توقعات نموذج ΛCDM.
مع ذلك، رفضت 3 أجرام الالتزام بالقواعد المعتادة. يتمتع كل منها بكتلة نجمية تزيد على 10¹¹ ضعف كتلة الشمس – وهو أمر مثير للإعجاب لأي حقبة، ولكنه مذهل للغاية بالنسبة لأول مليار سنة من عمر الكون.
ربما تكون هذه المجرات مجتمعة قد غذّت حوالي 17% من جميع عمليات تكوين النجوم بين الانزياحات الحمراء 5 و6، عندما كان عمر الكون أقل بقليل من مليار سنة.
نظرة إلى الوراء 13 مليار سنة
يقول الدكتور مينجيوان شياو، الباحث الرئيسي في الدراسة من جامعة جنيف: “تُعيد نتائجنا صياغة فهمنا لتكوين المجرات في بدايات الكون”.
تبرز كفاءة هذه المجرات الثلاثية الفائقة: يبدو أنها حوّلت ما يقرب من نصف المادة الطبيعية المتوفرة داخل هالاتها من المادة المظلمة إلى نجوم، أي ما يعادل ضعفي أو 3 أضعاف المعدل المُلاحظ في العصور اللاحقة.
لا تتجاوز نسبة تحويل المجرات النموذجية 20%. ومع ذلك، فإن انبعاثات هذه المجرات العملاقة المبكرة موزعة على كل نظام، ما يُشير إلى أن وجود ثقب أسود مركزي جائع ليس العامل الرئيسي.
يُضفي محتوى الغبار العالي لونًا أحمر على هذه المجرات في نطاق الأشعة تحت الحمراء القريبة من تلسكوب ويب، ما أكسبها لقب “الوحوش الحمراء”.
أوضح الدكتور ديفيد إلباز من مركز أبحاث باريس-ساكلاي: “لم تُحدد الخصائص الهائلة لهذه الوحوش الحمراء قبل تلسكوب جيمس ويب تقريبًا، نظرًا لكونها غير مرئية بصريًا بسبب ضعف الغبار”.
كان هذا الحجاب يخفي حجمها الحقيقي عن التلسكوبات السابقة التي اعتمدت على الأشعة فوق البنفسجية، التي يمتصها الغبار بسهولة.
يُحدث إعداد كاميرا NIRCam/grism في تلسكوب جيمس ويب تغييرًا جذريًا، إذ يلتقط التوهج الخافت لمناطق تكوّن النجوم حتى عندما تحجب حبيبات تشبه السخام أطوالًا موجية أقصر.
قواعد جديدة للكون المبكر
يشير نموذج ΛCDM إلى أن هالات المادة المظلمة تعمل كسقالات كونية، حيث تمسك بالغاز الذي يبرد لاحقًا ويتكثف ليُشكّل نجومًا. على مدى مليارات السنين، لا تُحوّل معظم المجرات أكثر من خُمس هذا الغاز.
تدفع الوحوش الحمراء هذا الحد بقوة. تُشير هذه المجرات، التي تشكلت بكفاءة تقارب ضعف كفاءة الأنظمة الأصغر من نفس الحقبة، إلى أن الظروف المبكرة – كثافات غازية أعلى، وتبريد أسرع، واندماجات أكثر تواترًا – وفرت طرقًا مختصرة للنمو السريع.
ويخلص الدكتور شياو إلى أن “هذه النتائج تشير إلى أن المجرات في الكون المبكر كانت قادرة على تشكيل نجوم بكفاءة غير متوقعة”.
ويضيف: “مع دراستنا لهذه المجرات بتعمّق أكبر، ستُقدم رؤى جديدة حول الظروف التي شكلت العصور الأولى للكون. إن المجرات العملاقة الحمراء ليست سوى بداية حقبة جديدة في استكشافنا للكون المبكر”.
بما أن الضوء يستغرق وقتًا للسفر، فإن مرايا ويب تعمل كآلة زمنية. فالنظر إلى مسافة 13 مليار سنة ضوئية يعني رؤية الكون كما كان قبل 13 مليار سنة.
ورصد المجرات الضخمة بعد الانفجار العظيم بفترة وجيزة يُجبر المنظرين على إعادة النظر في مكونات عمليات المحاكاة التي أجروها.
هل بردت سُحب الغاز المبكرة أسرع؟ هل انفجرت النجوم البدائية بطرقٍ غذّت المجرات بالعناصر الثقيلة أسرع مما كان يُعتقد؟ أم أن النماذج الحالية تُقلّل من تقدير سرعة جمع الهالات للمادة عند انزياح أحمر عالٍ؟
في حين أن أحدث القياسات تُبقي على ΛCDM قائمًا، إلا أنها تُقلّص هامش تذبذبه. يجب أن تُعيد رموز تكوين المجرات الآن إنتاج كلٍّ من المجرات النموذجية الغنية بالغبار وتلك المُتفوقة دون كسر تنبؤات أخرى مُجرّبة جيدًا، مثل توزيع الخلفية الكونية الميكروية.
نُشرت الدراسة كاملةً في مجلة Nature.
المصدر: Earth
اقرأ أيضا:
