كشف علماء الفلك عن واحدة من أكثر الخرائط طموحًا حتى الآن للكون المبكر، حيث كشفوا عن “بحر من الضوء” شاسع بين المجرات التي ظلت مخفية في المسوحات السابقة.
استخدام بيانات من تجربة الطاقة المظلمة لتلسكوب Hobby-Eberly (هيتديكس)، أنشأ الباحثون خريطة ثلاثية الأبعاد للضوء المنبعث من الهيدروجين المثار منذ 9 إلى 11 مليار سنة، عندما الكون كان في خضم “الظهيرة الكونية”، ذروة عصر تكوين النجوم. يتم إنتاج هذا الشكل المحدد من الضوء، المعروف باسم ليمان ألفا، عندما يتم تنشيط ذرات الهيدروجين بواسطة إشعاع النجوم الساخنة الشابة، مما يخلق توهجًا مميزًا للأشعة فوق البنفسجية يمكن تتبعه عبر مسافات كونية شاسعة.
“يعد إشعاع ليمان ألفا سمة مهمة للمجرات في هذه الفترة من تاريخ الكون، وهي حقبة من النشاطات القوية تشكيل النجوموقال روبن سياردولو، المؤلف المشارك في الدراسة، في البيان: “قبل هذه الدراسة، ظلت مواقع المجرات الخافتة والغاز، والتي تنبعث منها أيضًا إشعاع ليمان ألفا، مجهولة إلى حد كبير”.
آخر خرائط عملاقة ركز الكون على فهرسة الفرد المجرات – مدن كونية من الضوء مشرقة بما يكفي لتبرز في الظلام. وكانت هذه الدراسات الاستقصائية حاسمة لتتبع البنية والدراسة على نطاق واسع الطاقة المظلمة. لكنهم يفتقدون شيئًا مهمًا: التوهج الخافت لغاز الهيدروجين والمجرات الصغيرة المعتمة التي تقع بين المنارات الساطعة.
وقال ماجا لوجان نيماير، المؤلف الرئيسي للدراسة، في البيان: “هناك بحر كامل من الضوء في البقع الفارغة بينهما”.
تم إنشاء الخريطة الجديدة باستخدام تقنية تسمى Line Intensity Mapping. بدلًا من تحديد المجرات واحدة تلو الأخرى، قام علماء الفلك بقياس الضوء المدمج من الطول الموجي ليمان ألفا المميز للهيدروجين عبر مساحات شاسعة من السماء. هيدروجين، العنصر الأكثر وفرة في الكون، ينبعث هذا الضوء فوق البنفسجي عندما يتم تنشيطه بواسطة النجوم الشابة. ومن خلال تتبع هذا التوهج، لا يستطيع العلماء تتبع المجرات الساطعة فحسب، بل أيضًا الغاز المنتشر الذي يحيط بها ويربطها.
والنتيجة أقل شبهاً بخريطة مدينة حادة وأكثر شبهاً بخريطة حرارية لجميع الإضاءة – حيث تلتقط “بحر الضوء” الكامل الذي يمر عبر الشبكة الكونية. وهذا يجعلها أداة جديدة قوية لدراسة كيفية تشكل المجرات وتطورها داخل بيئاتها، والدور الذي لعبه الغاز بين المجرات.
تم بناء الخريطة من مجموعة بيانات هائلة تضم أكثر من 600 مليون طيف تم جمعها بواسطة HETDEX، والتي تم تصميمها في الأصل لقياس توسع الكون واستكشاف الطاقة المظلمة. ومن خلال التنقيب في هذا الأرشيف واستخدام أجهزة الكمبيوتر العملاقة ذات البرمجة المخصصة لتحليل مجموعة البيانات الكبيرة، أعاد الباحثون بناء عرض ثلاثي الأبعاد لتوزيع الهيدروجين عبر حجم كوني ضخم. لأن المسألة مجموعات تحت جاذبيةيمكن للفريق استخدام مواقع المجرات الساطعة المعروفة للمساعدة في تفسير توهج الخلفية الخافت، وكشف الهياكل المخفية التي لم تتمكن المسوحات السابقة من اكتشافها مباشرة.
من خلال رسم الهيدروجين خلال الكون عصر تشكيل النجوم الأكثر نشاطا، حصل علماء الفلك على صورة أوضح لكيفية جذب المجرات للغاز وتشكيل النجوم وتجمعها في الهياكل واسعة النطاق التي نراها اليوم. ويشير هذا العمل أيضًا إلى تحول أوسع في رسم الخرائط الكونية: فقد تعتمد المسوحات المستقبلية بشكل متزايد على رسم خرائط الكثافة للكشف ليس فقط عن الأجسام الأكثر سطوعًا في الكون. الكونبل الإطار الكامل والمتوهج الذي يربطهم ببعضهم البعض.
وقال كاريل غرونوال، المؤلف المشارك في الدراسة، في البيان: “هذه الدراسة هي خطوة أولى مثيرة في استخدام رسم خرائط الكثافة لفهم العمليات التي تنطوي عليها كيفية تشكل المجرات وتطورها”. “إن الجمع بين تلسكوب Hobby-Eberly الرائد والأدوات التكميلية الجديدة يبشر بعصر ذهبي لرسم خرائط الكون.”
وكانت النتائج التي توصلوا إليها تم النشر في 3 مارس في مجلة الفيزياء الفلكية.
التعليقات