"جيمس ويب" يلتقط صورة لمجرة خلال فترة حاسمة من تاريخ الكون الأول

اكتشف علماء باستخدام التلسكوب "جيمس ويب" الفضائي مجرّة عتيقة وبعيدة تقدّم دليلاً على حدوث فترة انتقالية مهمّة، أخرجت الكون المبكر من "عصوره المظلمة" في وقت أسبق ممّا كان يُعتقد.
وقال الباحثون إن التلسكوب، الذي يعود بالزمن عبر النظر في مسافات كونية شاسعة، رصد المجرّة المسمّاة (جيدز-جي إس-زد13-1) على الحال التي كانت عليها بعد نحو 330 مليون سنة من الانفجار العظيم، الذي وقع قبل نحو 13.8 مليار سنة.
وعلى سبيل المقارنة، يبلغ عمر الأرض نحو 4.5 مليارات سنة.
ويُعتقد أن الكون شهد تمدداً ونمواً سريعين في جزء من الثانية بعد الانفجار العظيم. وبعد أن برد بدرجة كافية، حدثت فترة تُسمّى عصور الظلام الكونيّ، عندما كان الكون الوليد مغلفاً بضباب كثيف من غاز الهيدروجين في حالة محايدة كهربائياً.
ثم أعقبت ذلك فترة تُعرف بعصر إعادة التأيّن عندما بدأ الكون بالبريق. وحصل التلسكوب جيمس ويب على أدلة على أن المجرة (جيدز جي إس-زد13-1)، وهي إحدى أقدم المجرّات المعروفة، انتقلت إلى هذا العصر.
وقال يوريس ويتستوك عالم الفيزياء الفلكية من مركز فجر الكون بجامعة كوبنهاجن ومعهد نيلز بور في (جيدز-جي إس-زد13-1) "إن التلسكوب أكّد وجود إحدى أبعد المجرّات المعروفة حتى الآن". وويتستوك أحد المعدّين الرئيسيين للدراسة المنشورة في دورية (نيتشر) العلمية.
وأضاف ويتستوك "على عكس أيّ مجرة بعيدة أخرى مشابهة، تُظهر هذه المجرة بصمة واضحة للغاية تشير إلى احتوائها على مصدر قويّ للغاية للأشعة ما فوق البنفسجية عالية الطاقة، وأنها بدأت عملية إعادة التأيّن في وقت مبكر غير متوقع".
سؤال بلا إجابة
يُطلق على الفترة التي تشكلت فيها النجوم والثقوب السوداء والمجرات الأولى في الكون اسم فجر الكون. وخلال تشكلها، غيّرت الأشعة ما فوق البنفسجية المنبعثة منها كيمياء غاز الهيدروجين المتعادل في عملية تُسمّى إعادة التأين، مما سمح للأشعة ما فوق البنفسجية بالتسرّب، فأدى ذلك فعلياً إلى "إضاءة" الكون.
وقال كيفن هينلاين عالم الفيزياء الفلكية في مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا "كان الكون، بعد الانفجار العظيم، خليطاً من الهيدروجين والهيليوم والمادة المظلمة التي تبرد تدريجياً. وفي النهاية، أصبح الكون معتماً تماماً للأشعة ما فوق البنفسجية عالية الطاقة. كان الهيدروجين يطفو في حالة محايدة، أي أن كلّ ذرة هيدروجين صغيرة كانت مرتبطة بإلكترون". وهينلاين معدّ مشارك للدراسة.
وأضاف هينلاين "لكن مع بدء تشكل النجوم والمجرات الأولى من غاز الكون المبكر هذا، بدأت الأشعة ما فوق البنفسجية المنبعثة من النجوم الحديثة والثقوب السوداء الهائلة المتنامية بفصل الإلكترونات عن ذرات الهيدروجين المتعادلة. وعلى مدى مئات الملايين من السنين، تحوّل الكون من معتم إلى ضوء شفاف، ثم إلى ضوء يحمل أشعة ما فوق بنفسجية، وهو ما نحن عليه الآن".
وقال الباحثون إن الضوء الذي اكتشفه التلسكوب جيمس ويب في هذه المجرة قد يكون مصدره تشكّل النجوم بقوة في نواة المجرة، أو وجود ثقب أسود فائق الكتلة ينمو في قلب المجرة ويلتهم الموادّ المحيطة، أو مزيجاً من هذين العاملين.
ويبلغ عرض هذه المجرة حوالي 230 سنة ضوئية، أي أصغر بمئات المرات من مجرة درب التبانة. والسنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة، أي 9.5 تريليونات كيلومتر.
وبدأ التلسكوب جيمس ويب، الذي أطلقته ناسا في 2022 وبدأت تشغيله في 2023، بإتاحة فهم أعمق للكون المبكر. ولم يرصد التلسكوب سوى أربع مجرات يعود تاريخها إلى ما قبل هذه المجرة بقليل، بما في ذلك المجرة التي تحمل الرقم القياسي الحالي، والتي رُصدت بعد 294 مليون سنة من الانفجار العظيم. ولم تُظهر هذه المجرات أي دليل على إعادة التأين.
وذُهل الباحثون عندما اكتشفوا أن المجرة (جيدز-جي إس-زد13-1) أظهرت مثل هذا الدليل بصورة فقاعة كبيرة من الهيدروجين المؤين محيطة بها، لأن المعتقد كان أن إعادة التأيّن بدأت بعد ملايين السنين.
وقال ويتستوك "أثبتت العديد من القياسات المستقلة أن إعادة التأيّن لم تكتمل إلا بعد أن بلغ عمر الكون نحو مليار سنة، أي بعد 700 مليون سنة من عمر هذه المجرّة، مما يضع هذه المجرّة على الأرجح في بداية عصر إعادة التأيّن. ويُعدّ التوقيت الدقيق لبداية ذلك العصر أحد أهمّ الأسئلة التي لم يُجب عنها بعد في علم الكونيات".

جرب ميزات الذكاء الاصطناعي لدينا

اكتشف ما يمكن أن يفعله Daily8 AI من أجلك:

التعلم مع الذكاء الاصطناعيالتحقق من الحقائقتحويل النص إلى كلامملخص الذكاء الاصطناعي

أخبار ذات صلة

الديار

منذ 2 أيام

• الديار

خريطة الطريق إلى كنز طاقة نظيفة يكفي البشرية لـ170 ألف سنة

اشترك مجانا بقناة الديار على يوتيوب جمع فريق بحثي قائمة بالعوامل الجيولوجية التي تساعد في تحديد مواقع خزانات كبيرة للهيدروجين النظيف، وهو عنصر أساسي في الانتقال إلى طاقة أنظف بعيدا عن الوقود الأحفوري. وتشير الدراسات الحديثة إلى وجود خزانات هيدروجين مدفونة في مناطق عديدة حول العالم، منها 30 ولاية أمريكية على الأقل. ويأمل الباحثون أن يسرّع العثور على هذه الخزانات عملية التحول العالمي في مجال الطاقة. لكن الفهم الجيولوجي لتشكل تراكمات الهيدروجين الكبيرة وأماكن وجودها ظل محدودا. لذلك، وضع فريق البحث بقيادة كريس بالنتين، أستاذ الكيمياء الجيولوجية في جامعة أكسفورد، قائمة بالعوامل التي تؤدي إلى تكوين وتراكم الهيدروجين الطبيعي في قشرة الأرض. وقال بالنتين: "المهمة الآن هي تحديد أماكن إطلاق الهيدروجين وتجمعه واحتجازه تحت الأرض". ووفقا للباحثين، فإن قشرة الأرض قد أنتجت خلال المليار سنة الماضية كمية من الهيدروجين تكفي لتغطية احتياجاتنا الحالية من الطاقة لمدة 170 ألف عام تقريبا. وتتطلب خزانات الهيدروجين الطبيعي 3 مكونات رئيسية: مصدر للهيدروجين، وصخور قادرة على استضافته (صخور الخزان)، وأختام طبيعية تحبس الغاز في باطن الأرض. وتنتج عشرات العمليات الطبيعية الهيدروجين، أبسطها تفاعل كيميائي يقسم الماء إلى هيدروجين وأكسجين. وتعد الصخور التي تحتوي على هذه العمليات مصادر محتملة للهيدروجين، وفقا لبالنتين. ومن الأمثلة على المواقع الواعدة ولاية كانساس الأميركية، حيث أدى صدع عميق تشكل قبل مليار سنة إلى تراكم صخور البازلت التي تتفاعل مع الماء لإنتاج الهيدروجين. ويبحث الباحثون هناك عن هياكل جيولوجية قد تكون حبست هذا الغاز. وأشار الفريق إلى أن الضغط التكتوني وارتفاع حرارة باطن الأرض يساعدان في دفع الهيدروجين إلى الطبقات القريبة من السطح، حيث يمكن أن يتراكم ويشكل مخزونا قابلا للاستخدام التجاري. وتضمنت الدراسة أيضا تقييم أنواع الصخور والسياقات الجيولوجية التي تعتبر واعدة، مثل مجمعات الأوفيوليت — وهي كتل من قشرة الأرض كانت في الأصل تحت المحيط — والمناطق النارية وأحزمة الحجر الأخضر الأركي التي يعود عمرها إلى مليارات السنين. وفي عام 2024، اكتشف باحثون خزانا ضخما للهيدروجين داخل مجمع أوفيوليت في ألبانيا، ما يؤكد إمكانية وجود مثل هذه الخزانات حول العالم. كما نبهت الدراسة إلى أن وجود ميكروبات جوفية تتغذى على الهيدروجين قد يؤثر على تراكمه، ما يجعل بعض البيئات أقل ملاءمة للاستكشاف. حاليا، يُستخدم الهيدروجين في صناعة مواد كيميائية أساسية مثل الأمونيا والميثانول، كما أنه يملك دورا متزايدا في التحول نحو الطاقة النظيفة، خاصة في تشغيل السيارات ومحطات الكهرباء. إلا أن معظم الهيدروجين المنتج اليوم يأتي من الهيدروكربونات، ما يسبب انبعاثات كربونية عالية. وفي المقابل، يتميز الهيدروجين النظيف المتكون طبيعيا في قشرة الأرض ببصمة كربونية أقل. وأكد الباحثون على أن الأرض تنتج كمية كبيرة من الهيدروجين، وأن التحدي الحالي هو تتبع الظروف الجيولوجية المناسبة للعثور عليه واستخراجه.

المردة

منذ 6 أيام

• المردة

قنبلة الصين الهيدروجينية الحارقة.. كيف تعمل وبماذا تتميز؟

اختبرت الصين في أبريل 2025 للمرة الأولى نوعا جديدا من الذخيرة عبارة عن قنبلة هيدروجينية غير نووية تعتمد في عملها على مركب 'هيدريد المغنيسيوم'. هذا المركب عبارة عن مسحوق صلب يختزن الهيدروجين في حجم أعلى ألف مرة من حجمه عند درجة الحرارة القياسية، ما يسمح عند التفجير بإطلاق كميات كبيرة من خليط الهيدروجين والأكسجين في أجزاء من الثانية. أثناء اختبار هذه القنبلة الهيدروجينية غير النووية الجديدة التي يبلغ وزنها 2 كيلوغراما، ظهرت بعد الانفجار كرة نارية زادت الحرارة فيها عن 1000 درجة مئوية، واستمرت لأكثر من ثانيتين، أي أطول 15 مرة من الانفجارات باستخدام القنابل التي تعتمد كليا على مادة 'تي إن تي' التقليدية. عملية اختبار قنبلة الهيدروجين الجديدة قام بها فريق من العلماء بقيادة وانغ شيوي فنغ من 'معهد الأبحاث 705 ' التابع لمؤسسة بناء السفن الحكومية الصينية، وهي مؤسسة تقوم بتطوير أسلحة تحت الماء. تعمل هذه القنبلة أولا بواسطة متفجرات قياسية من مادة 'تي إن تي'، ما يتسبب في تفتيت مركب 'هيدريد المغنيسيوم'، وانطلاق الهيدروجين واشتعاله مكونا سحابة شديدة السخونة قادرة على إذابة المعادن. على سبيل المثال، أظهرت التحاليل أن ألواح الألمونيوم تفقد تماسكها عند حرارة 600 درجة مئوية، والمواد الداخلة في صناعة الطائرات المسيرة تتفحم عند حرارة 800 درجة مئوية، فيما تتوقف الأجهزة الإلكترونية عن العمل عند 400 درجة مئوية، ما يعني أن هذا النوع من القنابل قادر على تدمير الأهداف المختلفة من الداخل وجعلها مثل فرن بحرارة هائلة. ينتج عن هذه القنبلة ضغط يعادل 40 بالمئة مقارنة بمادة 'تي إن تي'، إلا أن فعاليتها تكمن في الحرارة المتواصلة بدلا من الموجة الانفجارية الفورية. الطاقة الحرارية المنبعثة من هذه القنبلة ومدة تأثيرها تجعلها فعالة في تدمير المعدات والتحصينات وتساعد على إقامة مناطق يُحظر الوصول إليها، كما يتم فيها الحفاظ على التفاعل الحراري المتسلسل الناج ما بقي الوقود متاحا، ما يزيد من تأثير هذا النوع من الذخائر. الصين يبدو أنها تعول على السلاح الجديد. يظهر ذلك في اتقانها عملية إنتاج مركب 'هيدريد المغنيسيوم'، وتشييدها مصنعا ينتج سنويا 150 طنا من هذا المسحوق بطريقة آمنة وقليلة التكلفة مقارنة بطرق سابقة معقدة. مميزات القنبلة الهيدروجينية غير النووية: يمكن لهذه الذخيرة تدمير الأهداف الحساسة مثل أسراب الطائرات المسيرة والمركبات والأنفاق والمخابئ. تتيح تدمير أهداف محددة بأضرار جانبية أقل من تلك الناجمة عن القنابل التقليدية. وزن هذه القنبلة الخفيف يسهل عمليات نقلها واستخدامها في مختلف التضاريس. تنجم عنها تأثيرات موضعية من دون أضرار طويلة المدى على البيئة. لا تشملها المعاهدات الدولية، ولا تصنف في الأسلحة النووية، ما يسهل عملية تطويرها من دون انتهاك الاتفاقيات الدولية. التكنولوجية المستخدمة في هذه القنبلة الجديدة قد تصبح في المستقبل مصدرا لوقود الغواصات والسفن. من جهة أخرى، تسبب هذه القنبلة أضرارا واسعة النطاق بحرارتها العالية، ما قد يدفع في المستقبل إلى تقييد استخدامها. الخبراء يعتقدون أن هذا النوع الجديد من الذخائر قد يحدث تغييرات كبيرة في التكتيكات العسكرية، وهو أيضا عامل سيزيد من قلق الدول المعادية للصين من تفوق أسلحتها الجديدة.

الديار

منذ 6 أيام

• الديار

حاسوب عملاق يكشف الموعد الدقيق لنهاية العالم

اشترك مجانا بقناة الديار على يوتيوب أجرى فريق من العلماء في وكالة "ناسا" وجامعة "توهو" اليابانية محاكاة علمية كشفت تفاصيل مذهلة عن مستقبل الأرض، مؤكدة تحذيرات إيلون ماسك بشأن النهاية الحتمية للحياة بسبب تمدد الشمس. وباستخدام حواسيب فائقة ونماذج رياضية، أنجز فريق البحث أكثر من 400 ألف عملية محاكاة لتوقع كيفية تطور الشمس على مدى ملايين السنين. وزعم العلماء أن الحياة على الأرض ستغدو مستحيلة بحلول عام 1000002021، نتيجة الارتفاع التدريجي في حرارة الشمس وسطوعها، ما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة واختناق الغلاف الجوي بانخفاض مستويات الأكسجين. وتوقعت الدراسة أن تختفي معظم الكائنات المنتجة للأكسجين، وتبقى فقط الميكروبات اللاهوائية التي تعيش دون أكسجين. وبيّنت النتائج أن مستويات الأكسجين على الأرض ستبقى مرتفعة بما يكفي لدعم الحياة لنحو 1.08 مليار سنة، وبعدها ستبدأ في الانخفاض بشكل كبير، ما يجعل الحياة صعبة أو مستحيلة. ووجد العلماء أيضا أن الشمس، بعد نحو 5 مليارات سنة، ستدخل مرحلة "العملاق الأحمر" حيث تنفد طاقتها من الهيدروجين وتتمدد لتبتلع عطارد والزهرة، وربما الأرض. وأمام هذا المستقبل، دفع إيلون ماسك مجددا باتجاه "استعمار المريخ"، معتبرا أنه "تأمين جماعي للحياة". وقال في مقابلة مع قناة "فوكس": "الشمس تتمدد تدريجيا، ولذلك نحتاج في مرحلة ما إلى حضارة متعددة الكواكب لأن الأرض ستحترق".