اكتشاف مذهل: مجرة قنديل البحر في الكون المبكر بواسطة تلسكوب جيمس ويب

الولايات المتحدة - وكالة أنباء إخباري

اكتشاف مذهل: مجرة قنديل البحر في الكون المبكر بواسطة تلسكوب جيمس ويب

في اكتشاف يثير الدهشة ويعيد تشكيل فهمنا المبكر للكون، رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ما يُعتقد أنها مجرة قنديل بحر، تعود إلى حقبة مبكرة جدًا من تاريخ الكون، تحديدًا بعد حوالي 5 مليارات سنة من الانفجار العظيم. هذه المجرة، المسماة COSMOS2020-635829، تظهر ظاهرة "السحب بالضغط" (ram-pressure stripping) بشكل واضح، وهي عملية لم يكن الفلكيون يتوقعون رؤيتها في مثل هذه المراحل المبكرة من تطور الكون.

تُعرف مجرات قنديل البحر بتلك التي تمتلك ذيولاً طويلة من الغاز والغبار، تشبه مخالب قنديل البحر، تمتد خلفها. تنشأ هذه الذيول عندما تتحرك المجرة بسرعة عبر بيئة كثيفة، مثل عناقيد المجرات، حيث يقوم الوسط بين المجرات (ICM) بتمزيق الغاز منها بفعل الضغط. هذه الظاهرة، على الرغم من أنها ليست غير عادية في الكون الأكثر نضجًا، إلا أن اكتشافها في هذه الفترة الزمنية المبكرة يمثل تحديًا كبيرًا لنماذجنا الحالية حول كيفية تشكل المجرات وتطورها.

يأتي هذا الاكتشاف في سياق ورقة بحثية بعنوان "JWST يكشف عن مجرة قنديل بحر مرشحة عند z = 1.156"، والتي نُشرت في مجلة The Astrophysical Journal. قاد الدراسة الدكتور إيان روبرتس، زميل ما بعد الدكتوراه في مركز واترلو للفيزياء الفلكية. صرح روبرتس وفريقه: "نحن نبلغ عن اكتشاف COSMOS2020-635829 كمجرة قنديل بحر مرشحة تخضع للسحب بالضغط في عنقود (أولي) عند z > 1".

تم العثور على هذه المجرة في حقل COSMOS، وهو منطقة في السماء تم رصدها ودراستها بشكل مكثف من قبل الفلكيين بحثًا عن المجرات البعيدة. موقعها بعيدًا عن مستوى مجرتنا درب التبانة يجعل رصدها أسهل، كما أنها مرئية من نصفي الكرة الشمالي والجنوبي، وخالية من النجوم الساطعة القريبة التي قد تعيق المراقبة.

أوضح روبرتس في بيان صحفي: "كنا نراجع كمية كبيرة من البيانات من هذه المنطقة المدروسة جيدًا في السماء على أمل اكتشاف مجرات قنديل بحر لم تتم دراستها من قبل. في وقت مبكر من بحثنا في بيانات JWST، رصدنا مجرة قنديل بحر بعيدة وغير موثقة أثارت اهتمامنا فورًا".

يكمن عنصر المفاجأة الرئيسي في عمر المجرة. فقد كانت موجودة بعد حوالي 8.5 مليار سنة فقط من الانفجار العظيم. كان الاعتقاد السائد لدى العلماء هو أن ظاهرة السحب بالضغط هي سمة مميزة للعناقيد المجرية الأكثر نضجًا، وأنها تحدث فقط في المجرات الموجودة ضمن عناقيد ضخمة ذات وسط بين مجرات كثيف. لذلك، فإن هذا الاكتشاف يدفع بالجدول الزمني لهذه الظاهرة إلى الوراء بشكل كبير.

تكشف الصور عالية الدقة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن قرص نجمي متماثل مقترن بذيل أحادي الجانب من تكتلات نجمية تتشكل في الجنوب. استخدم الباحثون تلسكوب جيميني ومطيافه متعدد الأجسام لفحص الذيل، ووجدوا أن هذه التكتلات مدمجة فيه. ويوضح الباحثون: "إذا تم تأكيد ذلك، فهذا يمثل أعلى اكتشاف للانزياح الأحمر لذيل أيوني غازي تم سحبه بالضغط".

تتميز المصادر في الذيل بتجمعات نجمية شابة للغاية (أقل من 100 مليون سنة)، وكتل نجمية تبلغ حوالي 10^8 كتلة شمسية، ومعدلات تكوين نجمي تتراوح بين 0.1 إلى 1 كتلة شمسية سنويًا. تشير أعمار هذه النجوم الشابة إلى أنها تشكلت في الذيل بعد سحب الغاز من المجرة الأم. هذه التكتلات ليست نجومًا فردية، بل يمكن مقارنتها بمجرة قزمة أو عنقود نجمي كبير جدًا، وهي ضخمة بما يكفي للبقاء كنظم نجمية مستقلة بعد تبدد الغاز في الذيل، وقد تصبح في النهاية مجرات منتشرة للغاية.

بالنظر إلى أن معدلات تكوين النجوم في هذه التكتلات تقترب من معدل مجرة درب التبانة بأكملها، على الرغم من أن هذه الهياكل تمثل جزءًا صغيرًا جدًا من حجم درب التبانة، فإن النتائج تشير إلى أن الضغط لا يقوم فقط بسحب الغاز، بل يمكنه أيضًا ضغطه وتحفيز تكوين نجمي غزير.

يفرض وجود مجرة قنديل البحر هذه في مرحلة مبكرة جدًا من الكون ضرورة تحديث فهمنا العلمي بعدة طرق. يشير روبرتس إلى أن "البيئات العنقودية كانت قاسية بما يكفي لسحب المجرات، وأن عناقيد المجرات قد تغير خصائص المجرات بقوة في وقت أبكر مما كان متوقعًا". ويضيف: "ربما لعبت التحديات المذكورة دورًا في بناء التجمع الكبير من المجرات الميتة التي نراها في عناقيد المجرات اليوم. توفر لنا هذه البيانات رؤى نادرة حول كيفية تحول المجرات في الكون المبكر".

لم يكن "الانطفاء" (quenching) - توقف تكوين النجوم - بهذا الحجم متوقعًا في وقت مبكر كهذا، لكن اكتشاف هذا المثال يمكن أن يفسر بعض النتائج الأخرى. فقد اكتشف الفلكيون مجرات منطفئة عند انزياحات حمراء تتراوح بين z ~ 2-4، والتي كان لا بد أنها شكلت أعدادًا هائلة من النجوم بسرعة فائقة، ثم توقفت عن التكون عندما كان عمر الكون حوالي 1 إلى 2 مليار سنة فقط. يسمي الفلكيون هذه المجرات "الكعكات الحمراء" (red nuggets)، وقد حيّر كيفية تشكلها العلماء.

يشدد الباحثون على أن COSMOS2020-635829 لا تزال مجرة قنديل بحر مرشحة في هذه المرحلة، لكن أهميتها لا يمكن إنكارها. "نظرًا لقلة الأدلة المباشرة على السحب بالضغط عند z > 1، تمثل COSMOS2020-635829 إضافة جديدة مهمة للفهم الأوسع للانطفاء البيئي في هذه الأوقات المبكرة".

تُعد هذه الدراسة مثالاً آخر على النجاح الباهر لتلسكوب جيمس ويب، الذي تم تصميمه بأهداف متعددة، من بينها دراسة الكون المبكر جدًا. لقد نجح التلسكوب في اختراق الماضي البعيد للكون، وساعدنا في إعادة توجيه فهمنا لهذه الحقب المبكرة.

في حال تأكيد كونها مجرة قنديل بحر، ستساعد ملاحظات JWST علماء الفيزياء الفلكية على تحديد آليات الانطفاء المميزة للكون المبكر جدًا. ومع ذلك، لا تزال هناك حاجة إلى المزيد من الملاحظات لتأكيد طبيعتها. يختتم الباحثون: "تُعد COSMOS2020-635829 الآن مختبرًا مهمًا في هذا الصدد، وستُكرس الجهود المستقبلية لتأكيد طبيعة هذه المجرة عبر ملاحظات متعددة الأطوال الموجية لذيل الضغط بالضغط المرشح المقدم في هذا العمل".

Ekhbary News Agency