اكتشاف عشرات الآلاف من هالات الهيدروجين العملاقة في الكون المبكر

اكتشف علماء الفلك عشرات الآلاف من سدم Lyα، وهي هالات عملاقة من الهيدروجين كانت تحيط بالمجرات منذ 10 إلى 12 مليار سنة. ولم يكن هناك شك في وجودها منذ مائة عام، ولكن حتى وقت قريب لم يتم اكتشاف سوى جزء صغير من هذه التكوينات.

تم تحليل البيانات من مسح HETDEX (تجربة الطاقة المظلمة لتلسكوب Hobby-Eberly). يتم نشر النتائج في مجلة الفيزياء الفلكية. وزادت الدراسة عدد هالات الهيدروجين المعروفة عشرة أضعاف، من حوالي 3000 إلى أكثر من 33000.

وهذا ما يؤكد الافتراض القائل بأن مثل هذه السحب ليست مثيرة للفضول على الإطلاق؛ بالإضافة إلى ذلك، وسع العمل نطاق أحجامها، مما أعطى العلماء عينة أكثر تمثيلاً للدراسة – مما يسهل كشف تاريخ أصل وتطور المجرات الأولى.

“على مدار العشرين عامًا الماضية، قمنا بتحليل نفس الأشياء بشكل أساسي. يتيح لنا HETDEX العثور على المزيد من هذه الهالات وقياس شكلها وحجمها. وهذا جعل من الممكن إنشاء كتالوج إحصائي شامل،” توضح منسقة بيانات HETDEX إيرين مينتاك كوبر، المؤلف الرئيسي للدراسة.

من الصعب رؤية الهيدروجين لأنه لا ينبعث منه أي ضوء من تلقاء نفسه. لكنه يبدأ في التوهج عندما يكون قريبًا من مصدر إشعاع قوي – على سبيل المثال، مجرة ​​أو مجموعة من المجرات مليئة بالنجوم المتلألئة بالأشعة فوق البنفسجية. يتطلب اكتشاف مثل هذا التألق الكثير من الوقت باستخدام أدوات دقيقة، والتي عادةً ما يكون الطلب عليها مرتفعًا.

لقد عثرت المسوحات الفلكية السابقة بالفعل على بعض هذه الهالات، ولكن فقط تلك الأكثر سطوعًا. بالإضافة إلى ذلك، عادة ما يتم إجراء عمليات الرصد المستهدفة للمجرات المبكرة بمثل هذا التكبير العالي بحيث يتم التقاط أصغر الهالات فقط ويتم قطع كل شيء آخر. ونتيجة لذلك، بقي كل شيء بين “الصغار” و”الضخمين” بعيد المنال.

يساعد HETDEX على سد هذه الفجوة. كجزء من مهمتها لدراسة الطاقة المظلمة باستخدام تلسكوب Hobby-Eberly في مرصد ماكدونالد، فإنها تقوم برسم خرائط لمواقع أكثر من مليون مجرة.

نصف بيتابايت من البيانات

يقول كارل جيبهاردت، الباحث الرئيسي في HETDEX، ورئيس قسم علم الفلك في جامعة تكساس في أوستن والمؤلف المشارك في الدراسة: “لقد جمعنا ما يقرب من نصف بيتابايت من البيانات، ليس فقط عن هذه المجرات، ولكن أيضًا عن الفضاء بينها. وتغطي ملاحظاتنا منطقة من السماء يزيد حجمها عن 2000 مرة حجم القرص القمري”.

“يعد تلسكوب Hobby-Eberle أحد أكبر التلسكوبات في العالم. والأداة التي تستخدم HETDEX تكتسب 100000 طيف لكل ملاحظة. لذلك لدينا كمية هائلة من البيانات والكثير من الاكتشافات تنتظرنا،” يضيف داستن ديفيس، زميل ما بعد الدكتوراه من جامعة تكساس في أوستن، والمؤلف المشارك للدراسة.

تمتد الهالات المكتشفة حديثًا عبر عشرات إلى مئات الآلاف من السنين الضوئية. يبدو بعضها بسيطًا مثل سحابة على شكل كرة الرجبي تحيط بمجرة واحدة. والبعض الآخر عبارة عن نقاط ضخمة عديمة الشكل من عدة مجرات. يقول مينتاك كوبر: “هذه هي الأكثر إثارة للاهتمام”. “إنها تبدو مثل الأميبا العملاقة ذات مخالب تمتد إلى الفضاء.”

للعثور على هذه الأجسام، تم اختيار ألمع 70.000 من أكثر من 1.6 مليون مجرة ​​مبكرة تم تحديدها بواسطة HETDEX حتى الآن ومعالجتها على كمبيوتر عملاق في مركز تكساس للحوسبة المتقدمة.

ما هو التالي

ومن الواضح أنه لم يتم العثور على جميع هذه الكائنات، كما يقترح الباحث: “نعتقد أن الأنظمة الأضعف ببساطة لا تتمتع بما يكفي من السطوع للكشف عن حجمها الحقيقي بالكامل”.

ويأمل المؤلفون أن تساعد اكتشافاتهم في فهم الكون المبكر: كيف تطورت هياكله، وكيف تم توزيع المادة، وكيف تتحرك الأشياء، وأكثر من ذلك بكثير. مع وجود 33000 هالة لاستكشافها، لن تكمن المشكلة في مكان العثور عليها، بل في أي منها تختار.

ويختتم ديفيس قائلاً: “هناك نماذج مختلفة للمجرات من تلك الحقبة. وهي تعمل بشكل عام وتبدو منطقية، ولكن بها فجوات وأوجه قصور. الآن يمكنك التركيز على الهالات الفردية وفهم الفيزياء وآليات ما يحدث بمزيد من التفصيل. وبعد ذلك إما إصلاح النماذج الحالية أو التخلص منها والبدء من جديد”.