فكرة جديدة براقة توضح كيف أن المجرات أشعلت الكون المبكر

كانت المجرات في أوائل الكون أكثر إشراقًا مما تنبأ به علماء الفلك ، وفقًا لما كشفته نتائج جديدة من تلسكوب سبيتزر الفضائي. تُرى المجرات القديمة متوهجة في ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي ترك مصدرها خلال أوائل عصر المجرات والنجوم. يعتقد علماء الفلك أن هذه النتيجة يمكن أن تساعد في الإجابة على لغز مثير للفضول منذ أوائل عصر الكون.

بعد الانفجار الأعظم ، امتلأ الكون بالطاقة ، لكن المادة لم تتحقق بعد. المسألة الأولى التي نشأت كانت في شكل هيدروجين مؤين وهيليوم ، وبدأ الضوء في ملء الكون. ومع ذلك ، بعد حوالي 300000 سنة من الانفجار الكبير ، أصبح هذا الغاز المؤين محايدًا كهربائيًا ، ودخل الكون حقبة يشار إليها علماء الكونيات باسم "العصور المظلمة".

تصور الفنان لما تبدو عليه المجرة المبكرة. إن تكوين النجم النشط ، إلى جانب الوفيات المتكررة للنجوم كان من شأنه أن يضيء الغاز بين النجوم ، مما يجعل المجرة غامضة إلى حد كبير ، وترك هذه الأجسام ذات بنية صغيرة. الصورة الائتمان: جيمس جوزيفيدس (سوينبرن علم الفلك للإنتاج)

في البداية…

بدأت فترة عهد إعادة التوحيد بعد 500 مليون عام من الانفجار الكبير ، في وقت بدأت فيه الكوازارات في التبلور ، وبدأت المجرات في التطور. ببطء ، على مدى 500 مليون سنة أخرى ، أشعلت إعادة التوحيد هذه الكون ، حوّلت الكون من فسحة مظلمة إلى المكان الباهر الذي نعرفه اليوم. كيف حدث إعادة التوحيد ، ومع ذلك ، لا يزال لغزا.

إنها واحدة من أكبر الأسئلة المفتوحة في علم الكونيات الرصدي. نحن نعلم أن هذا قد حدث ، لكن ما سبب ذلك؟ وقال ستيفان دي باروس من جامعة جنيف في سويسرا إن هذه النتائج الجديدة يمكن أن تكون دليلاً كبيراً.

صورة مركبة لحقل المجرات ، مأخوذة من مقاريب هابل وسبيتزر الفضائيتين. أقدم المجرات الأغمق محاطة بدائرة. تظهر الصورة الداخلية في أسفل اليمين صورة عن قرب وطويلة لإحدى عائلات النجوم القديمة. صورة الائتمان: ناسا / JPL-Caltech / ESA / Spitzer / P. Oesch / S. دي باروس / ألاب

تم استخدام تلسكوب سبيتزر الفضائي لإلقاء نظرة على المجرات الأولى في الكون ، على بعد 13 مليار سنة ضوئية من الأرض. وجد فحص 135 مجرة ​​أن هذه الأجسام القديمة ، التي يسكنها نجوم شابة هائلة ، كانت نشطة بشكل مدهش في ترددين من أشعة تحت الحمراء. كانت هذه الأطوال الموجية متسقة مع الضوء الناتج عن الإشعاعات المؤينة التي تتفاعل مع الهيدروجين والأكسجين داخل المجرات.

"لم نكن نتوقع أن يكون سبيتزر ، مع مرآة لا يزيد حجمها عن هولا هوب ، قادرًا على رؤية مجرات قريبة جدًا من فجر الزمن. وقال مايكل ويرنر ، عالم مشروع سبيتزر في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، إن الطبيعة مليئة بالمفاجآت.

تمثيل رسومي لتاريخ الكون. الصورة الائتمان: سان جرمان ديوروفسكي وآخرون / مركز الوسائط الرقمية ، Caltech

لتخفيف القصة ...

بعد تكوين المادة ، كان الإشعاع الكهرومغناطيسي (em) الوحيد الذي يمكن أن يتخلل الكون هو الموجات الراديوية والضوء المرئي ، بينما تم التقاط إشعاعات em ذات أطوال موجية أقصر - مثل الأشعة فوق البنفسجية - بواسطة ذرات الهيدروجين. في هذه العملية ، تم تجريد هذه الذرات من إلكتروناتها ، مما أدى إلى تكوين أيونات.

يظهر دليل على عصر إعادة التأين هذا عندما ينظر علماء الفلك إلى الأيام الأولى للكون ، في حين أن مصدر الكمية الهائلة من الطاقة اللازمة لتشغيل هذا التغيير على الكون بأسره لا يزال مجهولاً. قد تكون النجوم أو المجرات مسؤولة ، لكن إنتاج الطاقة لهذه الهيئات كان سيتطلب هذه الهيئات لتكون أقوى بكثير مما هي عليه اليوم. تشير إحدى النظريات إلى أن الكوازارات - المجرات ذات الثقوب السوداء الفائقة الكتلة بشكل لا يصدق - قد أنتجت الطاقة اللازمة لتأين مسألة الكون.

"القصة حتى الآن:
في البداية، كان خلق الكون.
لقد جعل هذا الكثير من الناس غاضبين جدًا وكان يُنظر إليه على نطاق واسع على أنه خطوة سيئة ".
- دوغلاس آدمز ، المطعم في نهاية الكون

أستطيع أن أرى بوضوح الآن

"هذه النتائج من قبل سبيتزر هي بالتأكيد خطوة أخرى في حل لغز إعادة التأنيث الكوني. نحن نعلم الآن أن الظروف المادية في هذه المجرات المبكرة كانت مختلفة تمامًا عن المجرات التقليدية اليوم. وقال باسكال أوش ، من جامعة جنيف ، إن مهمة تلسكوب جيمس ويب هي مهمة تحديد الأسباب التفصيلية لذلك.

من المقرر أن يبدأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، الذي يمكن أن يجيب على العديد من الأسئلة التي لا تزال في بدايات عصر المادة في الكون ، في عام 2021.