ناسا
كانت البيانات من تلسكوب Webb الفضائي في أيدي علماء الفلك خلال الأسابيع القليلة الماضية فقط ، لكنهم كانوا ينتظرون هذا الأمر لسنوات ، والتحليلات جاهزة للانطلاق. مع اكتشاف الاكتشافات الجديدة للأشياء التي تشكلت بالقرب من الانفجار العظيم الذي خلق كوننا ، فإن النتيجة هي سباق مع الزمن. الأسبوع الماضي، واحدة من هذه المهام اكتشف مجرة في غضون 400 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. اختار تحليل جديد هذا الأسبوع مجرة ظهرت بعد 233 مليون سنة من بداية الكون.
الاكتشاف هو نتيجة ثانوية سعيدة للعمل المصمم للإجابة على سؤال أكثر عمومية: كم عدد المجرات التي يجب أن نراها في نقاط زمنية مختلفة بعد الانفجار العظيم؟
كن في الموعد
كما لاحظنا الأسبوع الماضي ، كان الكون المبكر معتمًا عند أي طول موجي يحمل طاقة أكثر مما هو مطلوب لتأين الهيدروجين. تقع هذه الطاقة في جزء الأشعة فوق البنفسجية من الطيف ، لكن الانزياح الأحمر الناجم عن توسع الكون لمدة 13 مليار سنة قد حول هذا القطع إلى الجزء تحت الأحمر من الطيف. للعثور على مجرات من هذا الوقت ، نحتاج إلى البحث عن أجسام غير مرئية عند الأطوال الموجية المنخفضة للأشعة تحت الحمراء (كان الضوء أعلى من قطع الهيدروجين مرة واحدة) ، ولكنها تظهر بأطوال موجية منخفضة الطاقة.
أعمق في الأشعة تحت الحمراء هو الحد الفاصل بين غير المرئي والمرئي ، وكلما كان الانزياح الأحمر أقوى ، وكلما كان الكائن أبعد. كلما كان الجسم بعيدًا ، كلما اقترب من الانفجار العظيم.
يمكن أن تخبرنا دراسات هذه المجرات عن خصائصها الفريدة. لكن تحديد مجموعة كبيرة من المجرات المبكرة يمكن أن يساعد في تحديد مدى سرعة تشكلها وتحديد أي تغييرات في ديناميات المجرات حدثت في وقت معين في ماضي الكون. هذا التغيير بمرور الوقت في تردد الأجسام المرئية يسمى “وظيفة اللمعان” ، وقد تم القيام ببعض الأعمال لوصف وظيفة اللمعان للمجرات المبكرة. لكن أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء المأخوذة من المجرات المبكرة يمتصها الغلاف الجوي للأرض ، لذلك يجب تصويرها من الفضاء. كان هذا أحد أهداف تصميم Web Telescope.
ركز العمل الجديد على التحقيق في نشاط لمعان المجرات التي تشكلت بفترة قصيرة (فلكيًا) بعد الانفجار العظيم. لكن عند تجميع فهرس للمجرات المبكرة ، وجد الباحثون ما يبدو أنه أقدم مجرة تم تصويرها على الإطلاق.
تحديد الوظيفة
استخدم الباحثون مصدرين للبيانات لإعادة بناء مظهر المجرات في فترات زمنية مختلفة. تم إنتاج إحداها عن طريق تحليل العمل المنجز باستخدام تلسكوب يعمل بالأشعة تحت الحمراء الأرضية (ESA تلسكوب فيستا) وتلسكوب سبيتزر الفضائي ، وكلاهما صور مجرات كانت قديمة نسبيًا عندما أنتجا الضوء الذي يصل الآن إلى الأرض – حوالي 600 مليون سنة أو نحو ذلك بعد الانفجار العظيم. البيانات الأخرى ذات الصلة التي تم إنشاؤها بواسطة الويب ، بما في ذلك مجموعات البيانات التي تم تحليلها في الورقة أبلغنا وصورة جزئية أول إصدار للصورة العامة. في جميع الحالات ، بحث الباحثون عن الشيء نفسه: الأجسام موجودة بأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء الأطول ولكنها غائبة عن الموجات الأقصر.
بشكل عام ، حدد الفريق 55 مجرة بعيدة ، 44 منها لم يتم التعرف عليها من قبل. تسعة وثلاثون من هذه تأتي من بيانات الويب ، وهذا العدد يشمل مجرتين قديمتين تم تحديدهما الأسبوع الماضي. الأرقام ليست دقيقة بشكل خاص في حالات الانزياح الأحمر العالي ، حيث تعتمد على مجرة واحدة أو مجرتين. لكن بشكل عام ، يشير الاتجاه إلى انخفاض تدريجي في المادة المرئية ، دون انتقالات أو قطع حاد ، في غضون بضع مئات من ملايين السنين من الانفجار العظيم.
لكن المثير للإعجاب هو أن البيانات تخص مجرة ذات انزياح أحمر كبير جدًا (z = 16.7 ، لأولئك الذين يفهمون هذه الأشياء). هذا أقل من 250 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. عند هذه المسافة ، يُظهر المرشح الطول الموجي الأول الذي يبدو عنده الجسم خافتًا جدًا ، مما يشير إلى أنه باهت عند الأطوال الموجية التي يسمح بها المرشح. يقترح أن قطع الضوء الناتج عن الهيدروجين يقع بالقرب من حافة حد المرشح.
مثل المجرات البعيدة التي تم وصفها الأسبوع الماضي ، فهي تحتوي على ما يعادل مليار شمس من المواد على شكل نجوم. يقدر الباحثون أنه ربما يكون قد بدأ في تكوين النجوم في وقت مبكر يعود إلى 120 مليون سنة بعد الانفجار العظيم ، وبالتأكيد بعد 220 مليون سنة.
الباحثون واثقون جدًا من أن هذه المجرة الجديدة تمثل اكتشافًا حقيقيًا: “بعد بحث مكثف ، لا يمكننا حاليًا العثور على تفسير معقول لهذا الجسم ، بخلاف مجرة في سجل الانزياح الأحمر الجديد.” من خلال إضافة تأكيد ثانٍ مستقل لاكتشافات المجرات السابقة ، فإنه يزيد بشكل كبير من ثقتنا في تلك الاكتشافات. كل هذا يشير إلى أن التلسكوب الجديد يحقق ما وعد به ، على الأقل من حيث المجرات المبكرة.
السؤال الكبير الآن هو ماذا يحدث عندما يتم توجيهها إلى مناطق ذات عدسات عالية تقوم بتكبير الأجسام إلى النقطة التي يمكننا فيها تصوير الهياكل داخل هذه المجرات المبكرة. ربما نكون قد فعلنا ذلك بالفعل ، لكن سيتعين علينا الانتظار حتى تظهر الأوصاف على ملف arXiv.
arXiv. رقم الملخص: 2207.12356 (حول arXiv)
