باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، اكتشف علماء الفلك أسرار المجرات المبكرة التي ضخت الكون الوليد مليئًا بالغبار، ولكن من خلال دراسة مجرة أقرب وأحدث بكثير.
اكتشف علماء الفلك، باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، أسرار المجرات المبكرة التي ضخت الكون الوليد مليئًا بالغبار، والذي سيصبح حيويًا لولادة نجوم جديدة ونمو المجرات.
ومع ذلك، في حين JWST قوية بما يكفي لرؤية العديد من هذه المجرات المبكرة، إلا أنها لا تزال محدودة عندما يتعلق الأمر بالتعمق فيها بقدر كبير من التفصيل. لذلك، عمل الفريق في قلب هذا البحث على حل هذه المشكلة من خلال دراسة مجرة أقرب بكثير وأكثر حداثة ولها العديد من الخصائص التي تشبه المجرات الأولى في الكون.
بدلاً من القدرة على دراسة العمليات التي حدثت في الكون المبكر والتي سمحت بزرع “المعادن” في المجرات (المصطلح الذي يستخدمه علماء الفلك لوصف العناصر الأثقل من هيدروجين والهيليوم)، حول الباحثون انتباههم إلى مجرة قزمة تبعد 4.6 مليون سنة ضوئية فقط.
وقال قائد الفريق كلاوديو جافيتي من المعهد الوطني للفيزياء الفلكية (INAF) في بيان: “لا تزال الدراسة المباشرة للمجرات التي سكنت الكون المبكر صعبة للغاية، ولهذا السبب فإن مراقبة مجرة قريبة مثل Sextans A، والتي تقدم ظروفًا كيميائية مماثلة، توفر لنا فرصة ثمينة لفهم كيفية تطور الأجيال الأولى من النجوم وما هو الدور الذي لعبته في تحويل الوسط بين النجوم”.
كيف يقوم Sextans A بتقليد المجرات القديمة؟
كان الكون المبكر مكانًا مملًا جدًا من حيث الكيمياء. وذلك لأنه كان يهيمن عليه أخف العناصر، وهو الهيدروجين، مع بعض الهيليوم وقليل من العناصر الثقيلة أو المعادن. وهذا يعني أن الجيل الأول من النجوم، يسمى نجوم البوب الثالث، كانت فقيرة بالمعادن.
ومع ذلك، خلال حياتهم، نجوم POP III الهيدروجين المنصهر والهيليوم في قلبها لتكوين عناصر أثقل. وعندما وصلت هذه النجوم الأصلية إلى نهاية حياتها، انفجرت انفجارات السوبرنوفا التي تشتت هذه المعادن في الوسط بين النجوم، والسحب الواسعة من الغبار والغاز بين النجوم.
في نهاية المطاف، انهارت البقع الكثيفة والباردة في هذه السحب الشاسعة تحت تأثير جاذبيتها الخاصة، مما أدى إلى ولادة الجيل التالي من النجوم، نجوم POP II، والتي كانت أكثر ثراءً بالمعادن بفضل موت المستعرات الأعظم لأسلافها.
نجمنا الخاص الشمس، مُصنف على أنه نجم POP I، مما يعني أنه أكثر ثراءً بالمعادن من نجوم الجيل الثاني. ومع ذلك، ليست كل المجرات الحديثة غنية بالمعادن؛ وينطبق هذا بشكل خاص على المجرات القزمة مثل Sextans A، على الرغم من أنها تقع على الحافة الخارجية للفناء الخلفي الكوني، والمعروفة باسم “المجموعة المحلية“.
السدس A فقير بالمعادن لدرجة أنه يقدر أنه يحتوي فقط على ما بين 1% إلى 7% من العناصر الثقيلة الموجودة في الشمس. وهذا يجعلها بديلاً رائعًا لدراسة المجرات المبكرة الفقيرة بالمعادن.
باستخدام أدوات NIRCam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة) وأداة MIRI (أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة) التابعة لـ JWST، حصل جافيتي وزملاؤه على ملاحظات عالية الدقة لـ Sextans A والتي سمحت لهم برسم خريطة لجميع نجوم المجرة القزمة خلال مرحلة تطورية تُعرف باسم “فرع العملاق الأحمر المقارب”.
تحدث هذه المرحلة عندما تستنفد النجوم الأكبر من الشمس الهيليوم في قلوبها، مما يخلق قلبًا كربونيًا خاملًا، لكن الاندماج النووي يستمر في الطبقات الخارجية المتناوبة لحرق الهيليوم والهيدروجين. نتيجة لذلك، “تنتفخ” هذه النجوم ويمكن أن تتعرض لزيادات في السطوع تصل إلى آلاف المرات.
كشفت النتائج التي توصل إليها الفريق أن حوالي 90% من النجوم الفرعية للعملاق الأحمر المقارب التي درسوها لم تكن محاطة بغلاف من الغبار. ومع ذلك، كان حوالي 20 أو نحو ذلك من هذه النجوم مطمورة في أغلفة غبارية سميكة. ووجدوا أيضًا أن “مصانع الغبار” هذه تشكلت قبل ما بين 2 مليار إلى 3 مليارات سنة من نجوم ذات كتلة أولية تبلغ حوالي 1.5 مرة كتلة الشمس.
يعد هذا البحث قفزة إلى الأمام في فهم النجوم في الكون المبكر التي كان من المرجح أن تخلق الغبار المعدني الذي من شأنه أن يثري الأجيال القادمة من النجوم. وهذا يعني أنها تساعد في رسم صورة كاملة لكيفية تشكل الكون كما نراه اليوم.
يقول العلماء الذين قاموا بهذه الدراسة أن هذا النوع من الأبحاث كان مستحيلاً قبل إطلاق ويب.
“يسمح لنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي بالمراقبة في بيئات تفصيلية غير مسبوقة، والتي كانت حتى سنوات قليلة مضت بعيدة عن متناولنا”، تقول عضوة الفريق فلافيا ديلاغلي من INAF. “إن قيمة هذه البيانات لا تكمن في الصور فحسب، بل في القدرة على مقارنتها مع النماذج النظرية والتحقق من مدى صحتها في وصف تطور النجوم.”
تم نشر بحث الفريق يوم الاثنين (20 يوليو) في مجلة الفيزياء الفلكية.
المصدر الأصلي: www.space.com
