تلسكوب جيمس ويب الفضائي يكشف أسرار "المصانع" الكونية التي ملأت الكون المبكر بغبار النجوم
باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، اكتشف علماء الفلك أسرار المجرات المبكرة التي ضخت الكون الوليد بالغبار، والذي أصبح حيويًا لولادة النجوم الجديدة ونمو المجرات.
مع ذلك، ورغم قدرة تلسكوب جيمس ويب الفضائي على رصد العديد من هذه المجرات المبكرة، إلا أنه لا يزال محدودًا في قدرته على التعمق فيها بتفاصيل دقيقة. لذا، تغلب الفريق القائم على هذا البحث على هذه المشكلة بدراسة مجرة أقرب وأحدث، تحمل العديد من الخصائص التي تُشبه المجرات الأولى في الكون.
بعد دراسة الهيدروجين والهيليوم)، وجه الباحثون انتباههم إلى مجرة قزمة تبعد 4.6 مليون سنة ضوئية فقط.
"لا تزال دراسة المجرات التي استوطنت الكون المبكر بشكل مباشر أمراً صعباً للغاية، ولهذا السبب فإن مراقبة مجرة قريبة مثل Sextans A، التي تقدم ظروفاً كيميائية مماثلة، توفر لنا فرصة ثمينة لفهم كيفية تطور الأجيال الأولى من النجوم والدور الذي لعبته في تحويل الوسط بين النجوم"، هذا ما قاله قائد الفريق كلاوديو جافيتي من المعهد الوطني للفيزياء الفلكية (INAF) في بيان.
كيف يُحاكي سيكستانس أ المجرات القديمة؟
كان الكون المبكر مكانًا باهتًا نسبيًا من الناحية الكيميائية. ويعود ذلك إلى هيمنة عنصر الهيدروجين، وهو أخف العناصر، مع وجود بعض الهيليوم وقليل من العناصر الثقيلة، أو المعادن. وهذا يعني أن الجيل الأول من النجوم، ما يُعرف بنجوم POP III، كان فقيرًا بالمعادن.
اندمج الهيدروجين والهيليوم في نواتها لتكوين عناصر أثقل. وعندما وصلت هذه النجوم الأصلية إلى نهاية حياتها، انفجرت في انفجارات سوبرنوفا، مما أدى إلى تشتيت هذه المعادن في الوسط بين النجوم، أي السحب الهائلة من الغبار والغاز الموجودة بين النجوم.
في النهاية، انهارت البقع الكثيفة والباردة في هذه السحب الشاسعة تحت تأثير جاذبيتها الخاصة، مما أدى إلى ولادة الجيل التالي من النجوم، نجوم POP II، والتي كانت أغنى بالمعادن بفضل موت أسلافها في المستعرات العظمى.
تُصنّف الشمس كنجم من نجوم الجيل الأول (POP I)، ما يعني أنها أغنى بالمعادن من نجوم الجيل الثاني. مع ذلك، ليست كل المجرات الحديثة غنية بالمعادن؛ وينطبق هذا بشكل خاص على المجرات القزمة مثل سيكستانس أ، على الرغم من أنها تقع على الحافة الخارجية لمجموعتنا الكونية، المعروفة باسم "المجموعة المحلية".
يُعدّ مجرة سيكستانس أ فقيرة جداً بالمعادن، إذ يُقدّر أنها تحتوي على ما بين 1% و7% فقط من العناصر الثقيلة الموجودة في الشمس. وهذا ما يجعلها نموذجاً ممتازاً لدراسة المجرات المبكرة الفقيرة بالمعادن.
باستخدام أدوات NIRCam (كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة) وMIRI (أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة) الخاصة بتلسكوب جيمس ويب الفضائي، حصل جافيتي وزملاؤه على ملاحظات عالية الدقة لمجرة سيكستانس أ سمحت لهم برسم خريطة لجميع نجوم المجرة القزمة خلال مرحلة تطورية تُعرف باسم "فرع العملاق الأحمر المقارب".
كتلة الشمس.
يمثل هذا البحث قفزة نوعية في فهم أيّ النجوم في الكون المبكر كانت الأرجح في إنتاج الغبار المعدني الذي أغنى الأجيال اللاحقة من النجوم. وهذا يعني أنه يساعد في رسم صورة كاملة لكيفية تشكّل الكون كما نعرفه اليوم.
يقول العلماء الذين يقفون وراء هذه الدراسة إن هذا النوع من الأبحاث كان مستحيلاً قبل إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
"يُمكّننا تلسكوب جيمس ويب الفضائي من رصد بيئات كانت بعيدة المنال حتى سنوات قليلة مضت، وذلك بتفاصيل غير مسبوقة"، هذا ما قالته فلافيا ديل أغلي، عضوة الفريق من المعهد الوطني للفيزياء الفلكية. "لا تكمن قيمة هذه البيانات في الصور فحسب، بل في القدرة على مقارنتها بالنماذج النظرية والتحقق من مدى دقة وصفها لتطور النجوم".
نُشر بحث الفريق يوم الاثنين (20 يوليو) في مجلة الفيزياء الفلكية.
