الدراسات الأولى للكون المبكر "ويب": ما هو مشترك بين المجرات القديمة والجديدة

يقدم علماء الفيزياء الفلكية من مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا النتائج الأولى لتحليلهم العلمي

البيانات التي تم جمعها بواسطة تلسكوب جيمس الفضائيويب" في دراسة الكون المبكر. تم هذا الاكتشاف أثناء دراسة الأجسام الموجودة خلف مجموعة المجرات SMACS 0723. تعمل الجاذبية القوية لهذا النظام على ثني الضوء القادم من المجرات البعيدة وتكثيفه بسبب تأثير عدسة الجاذبية.

نتائج الدراسة التي كانتأظهر الاجتماع السنوي للجمعية الفلكية الأمريكية في سياتل أن المجرات الشابة البعيدة في بدايات الكون متشابهة في خصائصها مع مجرات البازلاء الخضراء النادرة ولكن المعروفة والموجودة في الجزء المدروس من الكون.

مجرات الكون المبكر في صورة ويب. الصورة: NASA و ESA و CSA و STScI

ما هي مجرات البازلاء الخضراء؟ 

مجرات البازلاء أو مجرات البازلاء الخضراء -هذا هو أحد أنواع المجرات المدمجة ذات تكوين نجمي نشط للغاية. تم اكتشافها لأول مرة في عام 2009 من قبل علماء الفلك المتطوعين أثناء التحقيق في نتائج مسح Sloan الرقمي للسماء. هذه دراسة فلكية واسعة النطاق للانزياح الأحمر للنجوم والمجرات ، تم إجراؤها باستخدام تلسكوب الزاوية العريض 2.5 متر لمرصد نقطة أباتشي.

تم تحليل نتائج الملاحظات ومصنفة من قبل علماء الفلك المتطوعين الذين شاركوا في مشروع Galaxy Zoo. وجد الباحثون في الصور العديد من المجرات الصغيرة التي بدت وكأنها نقاط خضراء متوهجة تشبه البازلاء. تقع مثل هذه المجرات بالقرب نسبيًا من مجرة ​​درب التبانة: على مسافة بضع مئات من ملايين السنين الضوئية (لا تضاهى مع 12-13 مليار سنة ضوئية لمجرات الكون المبكر).

مجرات البازلاء الخضراء. الصورة: ريتشارد نويل ، CC BY-SA 3.0 عبر ويكيميديا ​​كومنز

ألوان مجرات البازلاء غير عادية لأنجزء كبير من الإشعاع فيها يأتي من السحب الغازية المضيئة. تنتج السحب الغازية ضوءًا بطول موجي معين ، على عكس النجوم ، التي تنبعث في أجزاء مختلفة من الطيف. بالإضافة إلى ذلك ، مجرات البازلاء مضغوطة للغاية ، في المتوسط ​​يبلغ حجمها حوالي 5 آلاف سنة ضوئية أو 5٪ من حجم مجرة ​​درب التبانة.

ما الذي حققه "جيمس ويب"؟

ثلاث مجرات من الكون المبكر في صورة سماء عميقة حول مجموعة المجرات الضخمة SMACS 0723. الصورة: NASA و ESA و CSA و STScI

في عملهم ، قام الباحثون بتحليل البياناتتم جمعها أثناء استكشاف منطقة السماء العميقة حول مجموعة المجرات الضخمة SMACS 0723. أنتجت النتائج المبكرة من هذه الدراسة الصورة الأكثر شهرة والأولى التي نشرها فريق تلسكوب جيمس ويب الفضائي رسميًا في صيف عام 2022.

كتلة الكتلة تجعلها عدسة جاذبية ،مما يؤدي إلى تضخيم وتشويه مظهر المجرات في الخلفية. بالإضافة إلى إنشاء صور ملونة ، استخدم جيمس ويب مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec) لتحليل أطياف المجرات المختارة في منطقة الدراسة.

ماذا رأى علماء الفيزياء الفلكية؟

من بين المجرات الخافتة وراء الكتلة كانتتم العثور على ثلاثة أجسام مضغوطة بالأشعة تحت الحمراء تشبه البازلاء الخضراء. في الوقت نفسه ، تم تكبير الأبعد منها بواسطة عدسة الجاذبية SMACS 0723 بحوالي 10 مرات ، مما جعل من الممكن فحص ميزاتها بالتفصيل. في الوقت نفسه ، سافر الضوء المنبعث منها أكثر من 13 مليار سنة ضوئية إلى الأرض ، وكانت المجرة موجودة عندما كان الكون حوالي 5٪ من عمره الحالي.

تحليل أطياف الانبعاث من هذه المجرات ،المصحح للانزياح الأحمر ، أظهر أن ذروة الانبعاث عند أطوال موجية مختلفة من هذه المجرات المدمجة في الكون المبكر ومن مجرات البازلاء الخضراء تتزامن. تُظهر خطوط الانبعاث خصائص الإشعاع للهيدروجين والأكسجين والنيون.

خطوط طيفية من مجرتين من البازلاء الخضراء (أعلى) وثلاث مجرات جديدة من الكون المبكر (أسفل). الصورة: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا / رودس وآخرون. 2023

لماذا هذا مهم؟

تحتوي المجرتان اللتان اكتشفهما ويبالأكسجين في حوالي 20٪ من مجرة ​​درب التبانة. هذا قريب جدًا من مجرات البازلاء الخضراء المعروفة. أما المجرة الثالثة فهي أكثر غرابة: فهي تحتوي على حوالي 2٪ أكسجين بما يتناسب مع مجرة ​​درب التبانة وقد تكون أكثر المجرات المعروفة بدائية كيميائيًا.

نرى هذه الأشياء كما هي.كان موجودًا حتى 13.1 مليار سنة مضت ، عندما كان الكون أكبر بحوالي 5٪ من عمره الحالي. ونرى أن هذه مجرات شابة بكل معنى الكلمة - مليئة بالنجوم الفتية والغازات المضيئة التي تحتوي على القليل من المنتجات الكيميائية المعاد تدويرها من النجوم السابقة.

سانجيتا مالهوترا ، عالمة الفيزياء الفلكية بمركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا والمؤلفة المشاركة في الدراسة

غادر:J122051 + 491255 هي مجرة ​​بازلاء خضراء تقع على بعد حوالي 170 مليون سنة ضوئية من الأرض. إلى اليمين: إحدى المجرات الجديدة 04590 ، والتي سافر الضوء منها 13.1 مليار سنة ضوئية إلى الأرض. الصورة: SDSS و NASA و ESA و CSA و STScI

اكتشاف أوجه التشابه بين المجرات الأولى وتفتح أنظمة البازلاء الخضراء فرصًا فريدة لإجراء دراسة أفضل لتطور الكون. إن قرب هذه المجرات المدمجة من مجرة ​​درب التبانة يجعل من الممكن استخدام مجموعة واسعة من الأدوات والملاحظات لدراسة العمليات التي يبدو أنها أدت إلى تكوين التنوع الكامل للكون الحديث.

قراءة المزيد:

أجمل صور "ويب" لعام 2022: شاهد ما فعله التلسكوب بقيمة 10 مليارات دولار

افتتحت الشمس العام مع وميض أقوى فئة

تم الكشف عن سر متانة الخرسانة الرومانية: يمكن ترميمها