كشف التلسكوب جيمس ويب منذ دخوله الخدمة عام 2022 مفاجآت عديدة عن الكون في مراحله المبكرة. والآن، يمكن إضافة مفاجأة أخرى، وهي رصد مجرة كانت “ميتة” بالفعل حينما كان عمر الكون لا يتعدى خمسة بالمئة من عمره الحالي.
وقال علماء إن التلسكوب رصد مجرة توقفت عن تكوين النجوم بالفعل منذ نحو 13.1 مليار عام. ورُصدت مجرات كثيرة ميتة على مدى الأعوام، لكن هذه هي الأقدم بحوالي 500 مليون عام.
وقال توبياس لوسر عالم الفيزياء الفلكية من معهد كافلي لعلم الكون بجامعة كامبريدج والمعد الرئيسي للدراسة المنشورة في دورية (نيتشر) العلمية “يبدو أن المجرة عاشت حياة سريعة وعنيفة ثم توقفت عن تكوين النجوم بسرعة شديدة”.
وأضاف “في أول بضع مئات ملايين الأعوام من تاريخه، كان الكون عنيفًا ونشيطًا، وكان الغاز وفيرًا لتزويد عملية تكوين النجوم بالطاقة في المجرات. وذلك يجعل هذا الاكتشاف محيرًا ومثيرًا للاهتمام للغاية”.
وبعد توقف المجرات عن تكوين النجوم، تصبح أشبه قليلًا بمقبرة نجمية.
وقال فرانشيسكو دي يوجينو عالم الفيزياء الفلكية بمعهد كافلي “بمجرد انتهاء تكوين النجوم، تموت النجوم الحالية ولا تُستبدل. يحدث هذا بصورة هرمية، مرتبة حسب الوزن النجمي، لأن النجوم الأكبر كتلة هي الأكثر حرارة والأكثر بريقًا، ونتيجة لذلك تكون الأقصر عمرًا”.
وأضاف دي يوجينو “مع أفول النجوم الأكثر حرارة، يتغير لون المجرة من الأزرق، وهو لون النجوم الساخنة، إلى الأصفر ثم الأحمر، وهو لون النجوم الأصغر كتلة”.
وتابع “تعيش نجوم بكتلة الشمس نحو عشرة مليارات سنة. إذا توقفت هذه المجرة عن تكوين النجوم في وقت رصدنا إياها، فلن تكون ثمة نجوم شبيهة بالشمس متبقية فيها في اللحظة الحالية. لكن يمكن لنجوم أصغر بكثير من كتلة الشمس أن تعيش لتريليونات السنين، لذا، يتسنى لها مواصلة البريق لوقت طويل بعد توقف تكوين النجوم”.
نشاط حاد ثم توقف مفاجئ
وحدد الباحثون أن هذه المجرة مرت بفورة من تكوين النجوم استمرت من 30 إلى 90 مليون سنة ثم توقفت فجأة. ويحاولون اكتشاف السبب.
ويقول الباحثون إن ذلك ربما يكون مرده إلى تأثير ثقب أسود فائق في مركز المجرة أو إلى ظاهرة اسمها “التغذية المرتدة”، وهي دفقات من الطاقة تنبعث من النجوم الحديثة التكوين، دفعت الغاز اللازم لتكوين نجوم جديدة إلى خارج المجرة.
وقال لوسر “وبدلًا عن ذلك، يمكن استهلاك الغاز بسرعة شديدة من خلال تكوين النجوم، من دون التزود الفوري بغاز جديد من محيط المجرة، مما يؤدي إلى موت المجرة”.
وفي الدراسة الجديدة، تمكن الباحثون من رصد المجرة الميتة خلال لحظة ما من الزمن. وذكروا أن من المحتمل أنها لاحقًا استأنفت تكوين النجوم.
وقال دي يوجينو “قد تخضع بعض المجرات لعملية تجديد، إذا تمكنت من العثور على غاز جديد لتحويله إلى نجوم جديدة. نحن لا نعرف المصير النهائي لهذه المجرة. وقد يعتمد هذا على الآلية التي تسببت في توقف تكوين النجوم”
إكتشاف هيكل مجرة بالأشعة تحت الحمراء
المجرة المكتشفة حديثا من تلسكوب جيمس ويب
اكتشف علماء الفلك مجرة كبيرة جدًا وقديمة جدًا بحيث لا ينبغى أن تكون موجودة، على الأقل وفقًا لفهمنا الحالى لكيفية تشكل المجرات المبكرة، وتحتوى المجرة، التى يطلق عليها اسم ZF-UDS-7329، على نجوم أكثر من مجرة درب التبانة، ويبدو أنها تشكلت قبل نحو 13 مليار سنة.
ووفقا لما ذكرته صحيفة “ديلى ميل” البريطانية، تم رصد المجرة باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائى التابع لناسا (JWST)، وهى أداة مصممة لمراقبة هذه الأنواع من المجرات القديمة والعودة إلى العصور المبكرة للكون.
ولا ينبغي لمجرة بهذا الحجم أن تكون قادرة على التشكل في وقت مبكر جدًا من الكون لأن المادة المظلمة لم تكن موجودة بعد، ما يعني أن مجرة بهذا الحجم لا ينبغي أن تتواجد.
وقالت الدكتورة ثيميا ناناياكارا، التي قادت التحليل الطيفي لبيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي “إننا نتجاوز الآن ما كان ممكنًا لتأكيد أقدم المجرات الموجودة في أعماق الكون”، مضيفة “هذا يدفع حدود فهمنا الحالي لكيفية تشكل المجرات وتطورها”.
وأوضحت “السؤال الرئيسي الآن هو كيف تتشكل بهذه السرعة في وقت مبكر جدًا من الكون، وما هي الآليات الغامضة التي تؤدي إلى منعها من تكوين النجوم فجأة عندما يفعل ذلك بقية الكون”.
يبلغ عمر كوننا حوالي 13.8 مليار سنة، مما يعني أن ZF-UDS-7329 تشكل عندما كان الكون في بداياته، أي حوالي 800 مليون سنة فقط.
واعتقد علماء الفلك منذ فترة طويلة أن المادة المظلمة ضرورية لنمو المجرة بشكل كبير، ويقولون إن هالات هذه المادة الغامضة شكلت البذرة التي تدعم مركز المجرة وتسمح لها بتراكم النجوم.
ويشير هذا إلى فجوات كبيرة في فهمنا لكيفية تشكل النجوم والمجرات المبكرة، كما كتب العلماء الذين يقفون وراء هذا الاكتشاف، ونُشرت الورقة التي تصف المجرة في مجلة Nature.
وقد طور علماء الفلك تقنيات لاكتشاف مدى ضخامة هذا التحول، مما سمح لهم بتحديد أن الصورة الملتقطة بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي من المحتمل أن يكون عمرها حوالي 11.5 مليار سنة.
وكتب الباحثون أن نجومها ربما تشكلت قبل حوالي 1.5 مليار سنة، مما يعني أن عمر المجرة حوالي 13 مليار سنة.
وحاول العلماء الحصول على صورة واضحة لهذه المجرة لمدة سبع سنوات، لكنها كانت بعيدة جدًا وباهتة جدًا لدرجة أنه حتى أكبر التلسكوبات على الأرض لم تتمكن من الحصول على صورة واضحة بما يكفي لقياس عمرها، ومع تلسكوب جيمس ويب الفضائي، تمكنوا أخيرًا من ذلك.