اكتشف علماء الفلك “مصنعًا نجميًا” شديد الحرارة كان موجودًا بعد 800 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير. مصنع النجوم، وهي مجرة تعرف باسم Y1، تولد النجوم بمعدل أسرع 180 مرة من مجرة درب التبانة. إن اكتشاف مثل هذه المنطقة المتطرفة غير المعروفة سابقًا من ولادة النجوم يمكن أن يساعد العلماء على تفسير كيفية نمو المجرات بسرعة كبيرة في الكون المبكر.
اكتشف الفريق طبيعة Y1 من خلال قياس درجة حرارة الغبار الكوني شديد الحرارة. استخدام مصفوفة أتاكاما المليمترية/تحت المليمترية الكبيرة (ألما) ، وتمكن الباحثون من تحليل الضوء المنبعث من المجرة البدائية التي كانت تسافر إليها أرض لمدة 13 مليار سنة.
يعد هذا البحث جزءًا من جهد متواصل يبذله علماء الفلك لفهم الظروف التي تشكل فيها الجيل الأول من النجوم، المعروف باسم نجوم “السكان الثالث (POP III)”. يُعتقد أن هذه الظروف مختلفة تمامًا عن الظروف التي ولدت فيها النجوم الحديثة، أو POP I، مثل الشمس.
جولة في مصانع النجوم
تتشكل النجوم في مجمعات واسعة من الغاز والغبار الكثيف مثل النجم سديم أوريون و سديم كارينا في الكون المحلي. هذه السدم مشرقة لأن غازها وغبارها الذي يشكل النجوم يضيء بالضوء الصادر من النجوم الشابة الضخمة بداخلها. تغطي هذه الإضاءة كلا من الضوء المرئي للعين البشرية والأطوال الموجية الأطول للضوء في مناطق الأشعة تحت الحمراء والراديو من الطيف الكهرومغناطيسي.
وقال باككس: “عند أطوال موجية كهذه، تضيء المجرة بسحب متصاعدة من حبيبات الغبار المتوهجة”. “عندما رأينا مدى سطوع هذه المجرة مقارنة بالأطوال الموجية الأخرى، عرفنا على الفور أننا ننظر إلى شيء مميز حقًا.”
كان هذا الكشف ممكنًا بفضل حساسية ALMA، المكونة من 66 هوائيًا راديويًا تقع في منطقة صحراء أتاكاما في شمال تشيلي، وأداة النطاق 9 الخاصة بها والتي تم ضبطها على طول موجي محدد من الضوء. سمحت ALMA لباككس وزملائه بتحديد أن غبار Y1 كان يتوهج عند درجة حرارة تبلغ حوالي 356 درجة فهرنهايت (ناقص 180 درجة مئوية).
وقال عضو الفريق يويتشي تامورا من جامعة ناغويا في اليابان: “درجة الحرارة باردة بالتأكيد مقارنة بالغبار المنزلي على الأرض، لكنها أكثر دفئا بكثير من أي مجرة أخرى مماثلة رأيناها”. “وهذا يؤكد أنه بالفعل مصنع نجمي متطرف. وعلى الرغم من أنها المرة الأولى التي نرى فيها مجرة مثل هذه، إلا أننا نعتقد أنه من الممكن أن يكون هناك الكثير منها. ومن الممكن أن تكون المصانع النجمية مثل Y1 شائعة في الكون المبكر.”
في حين أن Y1 ينتج نجومًا وينمو بمعدل مذهل يبلغ حوالي 180 كتلة شمسية كل عام، كما لاحظ الفريق قبل 13 مليار سنة، فإن فترة الانفجار النجمي هذه لم تكن لتستمر لفترة طويلة، على الأقل ليس من الناحية الكونية. ومع ذلك، يرى العلماء أن هذه الفترات من تكوين النجوم المكثف أو الانفجار النجمي ربما كانت شائعة في المجرات المبكرة، ولكنها مخفية حاليًا عن رؤيتنا.
وقال باككس: “لا نعرف مدى شيوع مثل هذه المراحل في الكون المبكر، لذلك نريد في المستقبل أن نبحث عن المزيد من الأمثلة لمصانع النجوم مثل هذه”. “نحن نخطط أيضًا لاستخدام قدرات ALMA عالية الدقة لإلقاء نظرة فاحصة على كيفية عمل هذه المجرة.”
مزيد من البحث في Y1 قد يساعد في الإجابة على اللغز العالق حول المجرات في الكون المبكر. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن المجرات البدائية مليئة بالغبار أكثر مما يمكن أن تخلقه مجموعة النجوم الأقدم. يمكن أن تشكل درجة الحرارة المرتفعة نسبيًا لـ Y1 إجابة لهذا اللغز، مما يشير إلى أن الحجم الكبير للغبار هو في الواقع وهم.
وقالت لورا سوموفيجو، عضوة الفريق من معهد فلاتيرون وجامعة كولومبيا: “تبدو المجرات في الكون المبكر صغيرة جدًا بالنسبة لكمية الغبار التي تحتوي عليها. وهذا غريب، لأنها لا تحتوي على ما يكفي من النجوم القديمة، التي تتكون حولها معظم حبيبات الغبار”. “لكن كمية صغيرة من الغبار الدافئ يمكن أن تكون ساطعة مثل كميات كبيرة من الغبار البارد، وهذا بالضبط ما نراه في Y1.
“على الرغم من أن هذه المجرات لا تزال فتية ولا تحتوي بعد على الكثير من العناصر الثقيلة أو الغبار، إلا أن ما لديها هو حار ومشرق على حد سواء.”
نُشر بحث الفريق يوم الأربعاء (12 نوفمبر) في المجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
التعليقات