تلسكوب جيمس ويب يرصد مجرة قد تغير مجرى تطور الكون

اكتشف علماء باستخدام التلسكوب جيمس ويب الفضائي مجرة عتيقة وبعيدة تقدم دليلاً على حدوث فترة انتقالية مهمة أخرجت الكون المبكر من "عصوره المظلمة" في وقت أسبق عما كان يُعتقد.
وقال الباحثون إن التلسكوب، الذي يعود بالزمن عبر النظر في مسافات كونية شاسعة، رصد المجرة المسماة (جيدز-جي.إس-زد13-1) على الحال التي كانت عليها بعد حوالي 330 مليون سنة من الانفجار العظيم الذي وقع قبل حوالي 13.8 مليار سنة.
وعلى سبيل المقارنة، يبلغ عمر الأرض نحو 4.5 مليار سنة.
ويُعتقد أن الكون شهد تمدداً ونمواً سريعين في جزء من الثانية بعد الانفجار العظيم.
وبعد أن برد بدرجة كافية، حدثت فترة تُسمى عصور الظلام الكوني عندما كان الكون الوليد مغلفا بضباب كثيف من غاز الهيدروجين في حالة محايدة كهربائياً.
وتلت ذلك فترة تُعرف بعصر إعادة التأين عندما بدأ الكون في البريق. وحصل التلسكوب ويب على أدلة على أن المجرة (جيدز-جي.إس-زد13-1)، إحدى أقدم المجرات 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)، أكد التلسكوب ويب وجود إحدى أبعد المجرات المعروفة حتى الآن". وويتستوك أحد المعدين الرئيسيين للدراسة المنشورة في دورية (نيتشر) العلمية.
وأضاف ويتستوك "على عكس أي مجرة بعيدة أخرى مشابهة، تُظهر هذه المجرة بصمة واضحة للغاية تشير إلى احتوائها على مصدر قوي للغاية للأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة، وأنها بدأت عملية إعادة التأين في وقت مبكر غير متوقع".
ويُطلق على الفترة التي تشكلت فيها النجوم والثقوب السوداء والمجرات الأولى في الكون اسم فجر الكون. وخلال تشكلها، غيّرت الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة منها كيمياء غاز الهيدروجين المتعادل في عملية تُسمى إعادة التأين، مما سمح للأشعة فوق البنفسجية بالتسرب، مما أدى فعليا 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 تماما للأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة. كان الهيدروجين يطفو في حالة محايدة، أي إن كل ذرة هيدروجين صغيرة كانت مرتبطة بإلكترون". وهينلاين معد مشارك للدراسة.
وأضاف هينلاين "لكن مع بدء تشكل النجوم والمجرات الأولى من غاز الكون المبكر هذا، بدأت الأشعة فوق البنفسجية المنبعثة من النجوم الحديثة والثقوب السوداء الهائلة المتنامية بفصل الإلكترونات عن ذرات الهيدروجين المتعادلة. وعلى مدى مئات الملايين من السنين، تحول الكون من معتم إلى ضوء شفاف ثم إلى ضوء يحمل أشعة فوق بنفسجية، وهو ما نحن عليه الآن".
وقال الباحثون إن الضوء الذي اكتشفه التلسكوب ويب في هذه المجرة ربما يكون مصدره تشكل النجوم بقوة في نواة المجرة، أو وجود ثقب أسود فائق الكتلة ينمو في قلب المجرة ويلتهم المواد المحيطة، أو مزيجا 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 تريليون كيلومتر.
وبدأ التلسكوب ويب، الذي أطلقته ناسا في 2022 وبدأ تشغيله في 2023، في إتاحة 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، في صورة فقاعة كبيرة من الهيدروجين المؤين المحيطة بها، لأنه كان من المعتقد أن إعادة التأين بدأت بعد ملايين السنين.
وقال ويتستوك "أثبتت العديد من القياسات المستقلة أن إعادة التأين لم تكتمل إلا بعد أن بلغ عمر الكون حوالي مليار سنة، أي بعد 700 مليون سنة من عمر هذه المجرة، مما يضع هذه المجرة على الأرجح في بداية عصر إعادة التأين. ويُعد التوقيت الدقيق لبداية ذلك العصر أحد أهم الأسئلة التي لم تُجب 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

الاتحاد

منذ 7 ساعات

• الاتحاد

اكتشاف مجرة ضخمة تعود لبدايات تشكل الكون

أظهرت دراسة نُشرت الأربعاء في مجلة "نيتشر" العلمية أن الكون كان لا يزال في مراحله المبكرة عندما تشكّلت فيه المجرة الحلزونية الضخمة J0107a، التي تمتاز بتدفقات غازية كبيرة نسبةً إلى تلك الحقبة التي شهدت وفرة في ولادة النجوم. ونقل بيان صادر عن المرصد الفلكي الوطني الياباني وجامعة ناغويا عن كبير معدّي الدراسة، شو هوانغ، وصفه للمجرة J0107a بأنها "ضخمة"، وكانت موجودة عندما كان عمر الكون لا يتجاوز 2.6 مليار سنة، أي ما يعادل خمس عمره الحالي. وتبلغ كتلة J0107a أكثر من عشرة أضعاف كتلة مجرة درب التبانة، التي تضم كوكب الأرض. وهي تشبه مجرتنا في كونها حلزونية ضلعية، أي على شكل قرص يمر في وسطه شريط من الغاز والنجوم، وتنبثق منه أذرع منحنية. وشرحت أستاذة علم الفلك في جامعة سوينبورن للتكنولوجيا في أستراليا، ديان فيشر، في مقال مصاحب، أن المشكلة تكمن في أن مثل هذه الأشرطة من الغاز والنجوم "لا يُتوقع ظهورها في الكون المبكر جداً"، لأنها "أنظمة متطورة جداً ومنظمة بشكل جيد، وتستغرق وقتاً طويلاً حتى تتشكل". وتتميز المجرة J0107a أيضاً بنسبة مرتفعة من الغاز في شريطها، تصل إلى نحو 50%، مقارنةً بـ 10% فقط في المجرات الشريطية الحديثة. ويتدفق جزء من هذه الكتلة الغازية نحو مركز المجرة، مما يغذي تكوين النجوم بوتيرة عالية جداً، تفوق بثلاثمئة مرة معدل التكوين في مجرة درب التبانة. وفي شريطها وحده، تنتج J0107a ما يعادل 500 شمس سنوياً. ويُعتقد أن الغاز الذي يغذي هذا التكوين مسؤول أيضاً عن النشاط الكبير في مركز المجرة، حيث يُقدّر سطوعه بما يعادل 700 مليار شمس. ورغم أن هذا النشاط المكثف ليس مفاجئاً بحد ذاته، أشارت ديان فيشر إلى أن "غالبية النجوم تشكّلت خلال هذه الحقبة العاصفة والغنية بالغاز". وساهم تشغيل تلسكوب "جيمس ويب" الفضائي في عام 2022، خلفًا لتلسكوب "هابل"، في إحداث تطور كبير في علم الفلك، حيث كشف عن وجود عدد من المجرات يفوق التوقعات، إضافة إلى هياكل أكثر إشراقًا يُحتمل أنها تشكّلت في وقت أبكر مما كان يُعتقد. وكان "هابل" يرصد غالباً أشكالاً غير منتظمة، بينما يرصد "جيمس ويب" أجساماً منظمة بدقة غير مسبوقة. وأكمل فريق علماء الفلك من المؤسسات اليابانية، بقيادة شو هوانغ، ملاحظاتهم باستخدام تلسكوب "ألما" الراديوي العملاق، الموجود في صحراء أتاكاما في تشيلي. وسمحت هذه الملاحظات بدراسة توزيع الغاز وآلية حركته، وكشفت أن المجرة J0107a محاطة بسحابة عملاقة يبلغ قطرها 120 ألف سنة ضوئية، أي أنها أكبر من مجرة درب التبانة وتُسهم في دعم نمو J0107a.

العين الإخبارية

منذ 8 ساعات

• العين الإخبارية

عمرها 2.6 مليار سنة.. اكتشاف مجرة عملاقة يعيد رسم تاريخ الكون

كشف فريق من علماء الفلك عن مجرة حلزونية ضخمة تشكلت عندما كان عمر الكون 2.6 مليار سنة فقط، أي ما يعادل خُمس عمر الكون الحالي، مظهرة خصائص فريدة تدل على تطور مبكر وغير متوقع في تكوين المجرات. أظهرت دراسة حديثة نُشرت الأربعاء في مجلة "نيتشر" العلمية أن المجرة الحلزونية J0107a تكونت في فترة كان فيها الكون لا يزال صغيرًا، وحملت تدفقات غازية كبيرة، إلى جانب معدل مرتفع لولادة النجوم يتجاوز بكثير ما هو متوقع في تلك المرحلة المبكرة. المجرة J0107a وخصائصها الفريدة قال شو هوانغ، كبير معدّي الدراسة، إن مجرة J0107a تُعدّ ضخمة الحجم، حيث تبلغ كتلتها أكثر من عشرة أضعاف كتلة مجرة درب التبانة التي تضم كوكب الأرض. وتتميز هذه المجرة بشكل حلزوني ضلعي، أي أنها تحتوي على قرص مركزي يمر به شريط من الغاز والنجوم، مزود بأذرع منحنية. وأشار فريق البحث إلى أن وجود هذا الشريط المركزي من الغاز والنجوم يعتبر مفاجئًا، حيث إن مثل هذه الأشرطة تتطلب وقتًا طويلاً لتتشكل، وهي أنظمة متطورة ومنظمة يصعب وجودها في الكون المبكر جدًا. نسبة عالية من الغاز ومعدل تكوين نجوم مرتفع تتميز J0107a بنسبة غاز عالية في شريطها المركزي، تبلغ حوالي 50% من كتلتها، مقارنةً بـ10% فقط في المجرات الشريطية الحديثة. يتدفق جزء كبير من هذا الغاز نحو مركز المجرة، ما يغذي عملية تكوين النجوم بوتيرة تعادل 300 ضعف معدل مجرتنا درب التبانة. وبحسب الدراسة، ينتج شريط المجرة وحده ما يعادل 500 شمس سنويًا، كما يشير سطوع مركز المجرة إلى نشاط قوي يُقدّر بمقدار يعادل سطوع 700 مليار شمس، ما قد يكون مدفوعًا بكمية الغاز المتوافرة. دور التلسكوبات الحديثة في الكشف أوضحت أستاذة علم الفلك ديان فيشر من جامعة سوينبورن للتكنولوجيا بأستراليا، في مقال مصاحب للدراسة، أن النجوم في هذه الحقبة العاصفة من عمر الكون تشكلت بشكل كثيف، مما يفسر النشاط المكثف في مركز المجرة. ويُعدّ بدء عمل تلسكوب "جيمس ويب" الفضائي عام 2022، بعد تلسكوب "هابل"، نقطة تحول في رصد المجرات، إذ أظهر وجود فائض في أعداد المجرات مقارنةً بالنماذج السابقة، مع هياكل أكثر تنظيمًا وإشراقًا. فريق الباحثين من اليابان استخدم أيضًا تلسكوب "ألما" الراديوي العملاق في صحراء أتاكاما بتشيلي، لدراسة توزيع الغاز في المجرة. وقد وجدوا أن المجرة محاطة بسحابة غاز عملاقة يبلغ قطرها 120 ألف سنة ضوئية، أي أكبر من قطر مجرة درب التبانة، ما يدعم نمو J0107a بشكل مستمر. aXA6IDgyLjI3LjIzMC4xMTYg جزيرة ام اند امز AL

العين الإخبارية

منذ 5 أيام

• العين الإخبارية

بحث جديد يكشف عن مصدر طاقة نظيفة تكفي احتياجات البشر 170 ألف عام

ربما حان الوقت للبحث عن مصادر الهيدروجين في الأرض بدلًا من الاعتماد على الهيدروكربونات للحصول عليه. فقد لقى الهيدروجين قبولًا واسعًا كونه أحد مصادر الطاقة النظيفة التي من شأنها أن تساهم في الحد من انبعاثات الغازات الدفيئة المسببة للاحتباس الحراري، إضافة إلى أنه يدخل في العديد من الصناعات، مثل الأسمدة لتوفير المواد الغذائية لنحو نصف سكان العالم. لكن التحدي القائم هو الحصول عليه، والذي يتطلب تكلفة مرتفعة وآلات ومعدات كثيرة. لذلك، يبحث العلماء دائمًا عن طرائق فعّالة لإيجاد مصادر نظيفة للهيدروجين الطبيعي الذي تنتجه الأرض ويتراكم في قشرتها عبر الزمن الجيولوجي. وبالفعل أشارت مجموعة بحثية إلى انتشار البيئات الجيولوجية التي تحتوي على هذه المكونات على نطاق واسع عالميًا، وقدموا حلولًا من شأنها أن تساعد الصناعة على تحديد مواقع الهيدروجين الطبيعي لاستخراجه، ما يقلل الاعتماد على الهيدروكربونات. ونشروا نتائجهم في احتياج متزايد، لكن.. يعتمد إنتاج الهيدروجين اليوم على الهيدروكربونات، لكنه يتسبب في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون العالمية بنحو 2.4%. ويتوقع الخبراء زيادة الطلب العالمي على الهيدروجين من 90 مليون طن في عام 2022 إلى 540 مليون طن في 2050. وهذا يعني أنه إذا ظل الاعتماد على الهيدروكربونات، ستزداد كميات انبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون. حل وجد الباحثون حلًا لتلك المعضلة، وذلك عبر البحث عن غاز الهيدروجين الطبيعي، والذي تنتجه القشرة القارية للأرض بصورة طبيعية، وقد وجدوا أنّ القشرة الأرضية قد أنتجت ما يكفي من غاز الهيدروجين لتلبية احتياجات البشر من الطاقة لمدة 170 ألف سنة على الأقل. وهنا تجدر الإشارة إلى آليات توليد الهيدروجين الطبيعي، وهما آليتان رئيسيتان: تفاعلات الماء والصخور، التحليل الإشعاعي للماء عبر العناصر المشعة. وتعمل تلك التفاعلات على نطاقات زمنية مختلفة تتراوح من آلاف إلى ملايين السنين. ونجح الباحثون في تطوير استراتيجية استكشاف لأنظمة الهيدروجين، وهذا يشمل على تحديد كمية الهيدروجين المنتجة وأنواع الصخور والظروف التي تتواجد فيها، وكيفية انتقال الهيدروجين من الصخور إلى باطن الأرض، والظروف التي تدعم تكوين حقل غاز، وكذلك الظروف التي قد تُدمر الهيدروجين. هذا من شأنه أن يوفر الهيدروجين اللازم للاحتياجات البشرية، بعيدًا عن الطرائق الأخرى المتسببة في انبعاثات للغازات الدفيئة. aXA6IDE1NC41NS45MC4xNjMg جزيرة ام اند امز FR