على مدى عقود ، حاول الفلكيون أن يروا أبعد ما يمكن إلى الكون العميق. من خلال مراقبة الكون كما كان بعد فترة وجيزة من الانفجار الكبير ، يأمل علماء الفيزياء الفلكية وعلماء الكون في معرفة كل ما يمكنهم تعلمه حول التكوين المبكر للكون وتطوره اللاحق. بفضل أدوات مثل تلسكوب هابل الفضائي، تمكن الفلكيون من رؤية أجزاء من الكون كان يتعذر الوصول إليها في السابق.
ولكن حتى هابل الموقر غير قادر على رؤية كل ما كان يحدث خلال الكون المبكر. ومع ذلك ، باستخدام القوة المشتركة لبعض أحدث المراصد الفلكية من جميع أنحاء العالم ، لاحظ فريق من علماء الفلك الدوليين بقيادة معهد علم الفلك بجامعة طوكيو 39 مجرة قديمة لم يتم اكتشافها سابقًا ، وهو اكتشاف قد يكون له آثار كبيرة على علم الفلك وعلم الكونيات.
تضمن فريق الاكتشاف أعضاء من معهد الفلك بجامعة طوكيو ، والمركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي (CNRS) ، وجامعة أنهوي للمعلمين في الصين ، وجامعة لودفيغ ماكسيميليان في ميونيخ ، والمراصد الفلكية الوطنية في الصين ، و معهد Academica Sinica للفلك والفيزياء الفلكية (ASIAA) في تايوان. ظهر بحثهم في عدد 7 أغسطس طبيعة.
اكتشاف "غير مرئي"
بكل بساطة ، ظلت المجرات الأولى الممكنة في الكون غير مرئية حتى الآن لأن ضوءها ضعيف جدًا ويحدث عند أطوال موجية طويلة لا يمكن اكتشافها بواسطة هابل. الفريق
لم يكن الاكتشاف الناتج غير مسبوق فحسب ، بل إن اكتشاف هذه المجرات الكثيرة من هذا النوع يتحدى النماذج الكونية الحالية. كما أوضح Tao Wang ، الباحث من AISAA والمؤلف المشارك في الدراسة:
هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تأكيد مثل هذا العدد الكبير من المجرات الضخمة خلال الملياري سنة الأولى من عمر الكون البالغ 13.7 مليار عام. هذه كانت غير مرئية لنا في السابق. هذه النتائج تتعارض مع النماذج الحالية لتلك الفترة من التطور الكوني وستساعد على إضافة بعض التفاصيل التي كانت مفقودة حتى الآن.
هذه المجرات ، على الرغم من أنها كانت الأكبر في ذلك الوقت ، كانت لا تزال صعبة للغاية في اكتشافها. يرجع الكثير من الأسباب إلى المدى الذي امتد فيه ضوءهم من خلال توسع الكون. في علم الفلك اليومي ،
وهذا لا يسمح لعلماء الفلك بأن يخبروا فقط عن مدى وجود شيء ما ، ولكن كيف كان يبدو هذا الشيء في الماضي. ولكن عند النظر إلى أقرب عصر للكون (قبل أكثر من 13 مليار سنة) ، فإن المسافة الهائلة تمتد إلى طول موجة الضوء المرئي إلى النقطة التي لم تعد فيها في مجال الضوء المرئي وتصبح الأشعة تحت الحمراء.
سبب آخر يصعب تحديد هذه المجرات هو أن المجرات الأكبر تميل إلى التستر في الغبار ، خاصة عندما تكون لا تزال في الأجزاء الأولى من تكوينها. يميل هذا إلى حجبها أكثر من نظيراتها المجرات الصغيرة. لهذه الأسباب ، كان هناك بعض الشك في أن هذه المجرات لم تكن قديمة كما اقترح الفريق. كما أشار وانغ:
"كان من الصعب إقناع أقراننا بأن هذه المجرات قديمة قدمناها كما توقعنا. جاءت شكوكنا الأولية حول وجودها من بيانات الأشعة تحت الحمراء لتلسكوب سبيتزر الفضائي. لكن ALMA لديها عيون حادة وكشفت التفاصيل عند أطوال موجية دون المليمتر ، وهو أفضل طول موجي للتنقيب عبر الغبار الموجود في الكون المبكر. ومع ذلك ، فقد استغرق الأمر مزيدًا من البيانات من التلسكوب الكبير جدًا المسمى في تشيلي لإثبات أننا كنا نشاهد مجرات ضخمة قديمة لم يسبق رؤيتها من قبل. "
ماذا يعني هذا لعلم الفلك؟
نظرًا لأن اكتشاف هذه المجرات يتحدى نماذجنا الكونية الحالية ، فإن نتائج الفريق لها بطبيعة الحال بعض الآثار المهمة على علماء الفلك. كما أوضح كوتارو كونو ، الأستاذ في معهد علم الفلك والمؤلف المشارك في الدراسة:
"كلما كانت المجرة أكثر ضخامة ، كانت الثقوب السوداء الفائقة الكتلة في قلبها أكبر. وأضاف كونو أن دراسة هذه المجرات وتطورها ستخبرنا المزيد عن تطور الثقوب السوداء الهائلة أيضًا. ترتبط المجرات الضخمة ارتباطًا وثيقًا بتوزيع المادة المظلمة غير المرئية. يلعب هذا دورًا في تشكيل بنية المجرات وتوزيعها. سيحتاج الباحثون النظريون إلى تحديث نظرياتهم الآن ".
اكتشاف آخر مثير للاهتمام كان الطرق التي تختلف بها هذه المجرات القديمة الـ 39 عن مجرتنا. بالنسبة للمبتدئين ، كانت لهذه المجرات كثافة نجوم أعلى من درب التبانة اليوم ؛ مما يعني أنه إذا كانت مجرتنا متشابهة ، لكان مراقبو النجوم يرون شيئًا مختلفًا جدًا عندما ينظرون إلى السماء ليلاً.
"لسبب واحد ، ستبدو سماء الليل أكثر جلالاً بكثير. قال وانغ: "إن كثافة النجوم الكبيرة تعني أنه سيكون هناك العديد من النجوم القريبة قريبة من الظهور بمظهر أكبر وأكثر إشراقًا". "ولكن على العكس من ذلك ، فإن كمية الغبار الكبيرة تعني أن النجوم البعيدة ستكون أقل وضوحًا بكثير ، لذلك قد تكون الخلفية لهذه النجوم القريبة الساطعة فراغًا غامقًا شاسعًا."
بما أن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف مجموعة مجرة من هذا النوع ، يتطلع الفلكيون إلى ما قد يجدونه. كما هو الحال ، حتى ALMA ليست معقدة بما فيه الكفاية للتحقيق في التركيبات الكيميائية والتجمعات النجمية لهذه المجرات. ومع ذلك ، سيكون لدى مراصد الجيل التالي قرارًا بشأن الفلكيين لإجراء هذه الدراسات.
وتشمل هذه تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، والذي من المقرر إطلاقه حاليًا في عام 2021. ومن المرجح أيضًا أن تقوم المراصد الأرضية مثل تلسكوب ESO's كبير للغاية (ELT) وتلسكوب الثلاثين متر (TMT) وتلسكوب ماجلان العملاق (GMT) أيضًا لعب دور حيوي.
إنه وقت مثير لعلماء الفلك وعلماء الكونيات. ببطء شديد ، يقشرون طبقة أخرى من الكون ليروا ما هي الأسرار الكامنة وراءه!
