يجد تلسكوب جيمس ويب الفضائي عنقودًا مجريًا لا ينبغي أن يكون ناضجًا إلى هذا الحد في وقت مبكر جدًا من الكون

تعمق الملاحظات الجديدة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا لغز مجموعة مجرات شابة ولكن ناضجة بشكل غير متوقع في الكون المبكر والتي تتحدى الأفكار الرائدة حول التطور الكوني.

إن وجود مجموعة مجرات كثيفة وضخمة بشكل ملحوظ من فترة لم يكن من المتوقع فيها أن تكون مثل هذه الهياكل قد تم تطويرها بشكل كامل، يضغط على النظريات الحالية للتطور الكوني. في ثلاث أوراق بحثية حديثة، أظهرت مجموعة يقودها علماء في IPAC، وهو مركز علوم وبيانات للفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، أن العنقود هو أبعد مثال معروف عن عدسة الجاذبية القوية بواسطة عنقود مجري.

تم تقديم النتائج، المبنية على ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لناسا، في الاجتماع رقم 248 للجمعية الفلكية الأمريكية.

أدرك علماء الفلك أن العنقود المجري، المعروف باسم XLSSC 122، كان غير عادي بمجرد أن لاحظوه لأول مرة. على الرغم من أنها تقع على بعد أكثر من 10 مليارات سنة ضوئية، في الفترة التي كانت فيها مجموعات المجرات الأخرى قد بدأت للتو في التجمع، إلا أن العنقود بدا متطورًا للغاية، مما يعني أنه كبير ومنظمة مثل مجموعات المجرات التي نراها في الكون الحديث القريب.

كشفت الآن قدرة تلسكوب جيمس ويب الفضائي التي لا مثيل لها على جمع الضوء وحل التفاصيل الدقيقة أن XLSSC 122 يصطف مع واحدة أو أكثر من المجرات الأبعد. وبسبب هذه الصدفة، تعمل جاذبية العنقود القوية على ثني الضوء القادم من المجرة الأبعد، مما يخلق تأثيرًا نادرًا للغاية يسمى عدسة الجاذبية القوية. وقد سمح هذا التأثير للعلماء بإجراء قياسات دقيقة جديدة لكتلة XLSSC 122.

قال كايل فينر، أحد العلماء العاملين في IPAC والمؤلف الرئيسي للورقة الأولى التي تدرس العنقود: “عندما حصلنا على تلك الصور الأولى من تلسكوب جيمس ويب الفضائي، قلنا: واو، انظر إلى هذا، هناك عدسة قوية قادمة من هذا العنقود!”. “لقد سجل XLSSC 122 الآن الرقم القياسي لأبعد مجموعة مجرات تعرض عدسة قوية، وهي أداة قيمة لعلماء الفلك.”

لقد أعطى هذا المحاذاة العدسية المحظوظة لعلماء الفلك وجهة نظرهم الأكثر تفصيلاً حتى الآن حول كيفية توزيع الكتلة داخل مجموعة مجرات مبكرة من العصر المعروف باسم “الظهيرة الكونية”، منذ حوالي 10 مليارات سنة. خلال تلك الفترة الحرجة، بدأت عناقيد المجرات بالتشكل بأعداد كبيرة عندما وصل الكون إلى ذروة تكوين النجوم، مما أدى إلى إنتاج النجوم بوتيرة أسرع بما يصل إلى 100 مرة من اليوم.

استمر XLSSC 122 في تحدي التوقعات. كتلتها محشورة بإحكام شديد باتجاه مركز الكتلة. من الصعب التوفيق بين العثور على مثل هذه البنية المركزة في وقت مبكر جدًا من التاريخ الكوني مع النماذج الكونية القياسية، التي تتنبأ بتراكم أبطأ بكثير للهياكل الضخمة.

قال فينر: “إن XLSSC 122 هي واحدة من أولى العناقيد التي تشكلت في الكون، ولها تركيز كتلي لا يتفق مع توقعات النموذج الكوني لدينا”.

بعد تحديد العدسات القوية، نشر فينر وزملاؤه ورقتين بحثيتين إضافيتين، بقيادة زاكاري سكوفيلد وهيونغجين جو في جامعة يونسي، باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي لدراسة ميزات أخرى لـ XLSSC 122. النتائج معًا تجعل XLSSC 122 مثالًا رئيسيًا لتكوين عنقود المجرات أثناء الظهيرة الكونية.

رؤية في الظلام

تم اكتشاف XLSSC 122 لأول مرة في عام 2014 من خلال مسح بالأشعة السينية بواسطة المركبة الفضائية XMM-Newton التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية. ساعدت الملاحظات اللاحقة من تلسكوب هابل الفضائي في تأكيد بعد العنقود، حوالي 10.4 مليار سنة ضوئية، وبنيته الناضجة بشكل غير متوقع.

لم تُظهر بيانات هابل دليلاً واضحًا على وجود عدسة قوية، والتي تظهر في صور تلسكوب جيمس ويب الفضائي على شكل أقواس من الضوء حول مركز العنقود. لذلك كانت رؤية تلك الأقواس باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي مفاجأة مهمة. قال فينر: “قبل تلسكوب جيمس ويب الفضائي، لم نتمكن من القيام بهذا المستوى من العلوم في الكون البعيد البعيد”.

تساهم المادة المرئية في XLSSC 122، بما في ذلك النجوم الساطعة والغاز المتوهج، بجزء صغير فقط من تأثير العدسة القوي. يأتي معظم التأثير من المادة المظلمة، وهي مادة غير مرئية وغير مفهومة جيدًا، ولها جاذبية ولكنها لا تنتج إشارة مباشرة يمكن اكتشافها. وتشير التقديرات الحالية إلى أن المادة المظلمة تفوق المادة العادية، وهي المادة التي تشكل النجوم والكواكب والبشر، بنحو خمسة إلى واحد.

تعتبر المادة المظلمة مركزية في علم الكونيات لأنها تساعد على ربط المجرات معًا وتشكيل البنية واسعة النطاق للكون، حيث تتجمع المجرات في مجموعات وفي النهاية في خيوط ضخمة تمتد عبر الفضاء. يوفر قياس توزيع المادة المظلمة في XLSSC 122 اختبارًا قويًا لهذا الإطار ولمدى تفسيره لنمو البنية الكونية منذ الانفجار الكبير قبل 13.8 مليار سنة.

قال فينر: “إن العدسات القوية هي وسيلة لقياس المادة المظلمة دون رؤية المادة المظلمة فعليًا”. “إنه يمنحنا تحقيقًا حساسًا لنماذجنا الكونية.”

منظر كامل لمجموعة المجرات

لهم الورقة الثانيةقام فينر وزملاؤه بفحص شكل أكثر دقة من عدسة الجاذبية المعروفة باسم العدسة الضعيفة. يعد العدسة القوية واضحة بصريًا، لكن العدسة الضعيفة تسبب تشوهات أصغر بكثير في أشكال المجرات. ولا يمكن اكتشاف هذه التأثيرات الصغيرة إلا من خلال التحليل الإحصائي.

سمحت العدسة القوية للمجموعة بقياس المنطقة المركزية للعنقود، بينما ساعدت العدسة الضعيفة في الكشف عن الكتلة البعيدة، بما في ذلك بيئة العنقود الأوسع وأعضاء المجرة الخارجية. قال فينر: “يمكن لعدسة الجاذبية الضعيفة أن تقيد الكتلة إلى مسافة أبعد بكثير، حتى تتمكن من الحصول على صورة أفضل لمنطقة الكتلة المحيطة”.

أظهرت هذه الرؤية الأوسع، بالإضافة إلى رصدات الأشعة السينية والموجات الراديوية من عدة تلسكوبات أخرى، أن XLSSC 122 لا يزال يندمج مع استمرار مجراته في التقارب. كما دعمت الدراسة الثانية استنتاج الدراسة الأولى بأن XLSSC 122 لديه كتلة كبيرة جدًا ومركزة مركزيًا.

في الثالثة و أحدث ورقةاستخدم فينر وزملاؤه تلسكوب جيمس ويب الفضائي لتتبع ضوء XLSSC 122 داخل العنقود، وهو توهج خافت تنتجه النجوم التي تنجرف بحرية بين المجرات في العنقود. هذا هو أول اكتشاف معروف للضوء داخل العنقود ويضيف قطعة أخرى إلى قصة العنقود. تدعم الطبيعة المنتشرة للضوء داخل العنقود فكرة اندماج XLSSC 122، حيث يتم طرد النجوم من المجرات المتصادمة قبل أن تستقر في قلب الجاذبية القوي للعنقود.

ووجدت المجموعة أيضًا أن الشكل المركزي للضوء الموجود داخل العنقود يتطابق بشكل وثيق مع تركيزات المادة المظلمة التي كشفت عنها عدسة الجاذبية القوية. إذا ظهر النمط نفسه في مجموعات مجرات أخرى، خاصة تلك المبكرة، فقد يمنح علماء الفلك طريقة أخرى لتحديد موقع المادة المظلمة المخفية.

قال فينر: “في هذه المجموعة، يتتبع الضوء الموجود داخل المجموعة المادة المظلمة بشكل أساسي”. “يخبرنا هذا الضوء أن المجموعة في حالة اندماج.”

كلما كان أكثر مرحا

ويأمل فينر وزملاؤه الآن في تحديد ودراسة العديد من مجموعات المجرات البعيدة للغاية.

لم يتم تصميم تلسكوب جيمس ويب الفضائي لاكتشاف أعداد كبيرة من هذه الأجسام النادرة لأنه يرصد عمدًا مناطق ضيقة ومستهدفة من السماء. وبدلاً من ذلك، يحتاج علماء الفلك إلى إجراء مسوحات للسماء واسعة النطاق بالأشعة السينية، مثل تلك التي وجدت XLSSC 122، إلى جانب مسوحات التلسكوب الراديوي لتحديد المرشحين الواعدين. هناك طريقة أخرى مفيدة بشكل خاص وهي تأثير سونيايف-زيلدوفيتش، حيث يمكن أن تظهر “ثقوب” واضحة في عمليات رصد إشعاع الخلفية الكونية الميكروي، وهو التوهج اللاحق للانفجار الكبير. تتشكل هذه الثقوب عندما ينثر ذلك الضوء القديم بواسطة جزيئات عالية الطاقة في مجموعات المجرات، مما يكشف عن مكان التجمعات.

إذا تم العثور على المزيد من الأجسام مثل XLSSC 122، مع تركيزات غير عادية من المادة المظلمة ونضج مبكر بشكل غير متوقع، فقد يحتاج علماء الكونيات إلى إعادة التفكير في أجزاء مهمة من نماذجهم حول كيفية تطور الكون.

قال فينر: “ما زلنا في وقت مبكر من عصر تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وإذا تمكنا من البدء في الحصول على بيانات حول عشرات أو مئات من هذه الأنواع من الكائنات في هذه المرحلة من الكون، فيمكننا أن نبدأ بالفعل في اختبار نماذجنا الكونية”.

مراجع:

“اكتشاف تلسكوب جيمس ويب الفضائي للعدسة القوية من عنقود مجري عند الظهيرة الكونية: أقواس عملاقة ونواة عالية التركيز لـ XLSSC 122” بقلم كايل فينر، سانججون تشا، زاكاري بي سكوفيلد، إم جيمس جي، يو-هينج لين، هيونججين جو، هيوسون بارك، تاكاهيرو موريشيتا، أندرياس فايست، بومي لي، ووجي وانغ، ورانغا-رام شاري. 21 نوفمبر 2025, رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/2041-8213/ae1d80

“كشف اندماج مجموعة مجرات نشط عند الظهيرة الكونية بواسطة عدسة JWST الضعيفة ومسبارات الطول الموجي المتعدد” بقلم زاكاري ب. سكوفيلد، كايل فينر، هيونغجين جو، إم. جيمس جي، وونكي لي، سانغجون تشا، جينهيوب كيم، يو-هينغ لين، رانجا-رام شاري، أندرياس فايست وبومي لي، 23 فبراير 2026، رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/2041-8213/ae447a

“ناضجة ولكن لا تزال في طور النمو: اكتشاف تلسكوب جيمس ويب الفضائي لأقدم ضوء داخل العنقودي عند z ∼ 2” بقلم هيونغجين جو، وإم. جيمس جي، وكايل فينر، وزاكاري بي. سكوفيلد، وسانغجون تشا، وجينهيوب كيم، ورانغا-رام شاري، وأندرياس فايست، وبومي لي، 22 أبريل 2026، رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/2041-8213/ae5c9f

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.