Kristina Armitage/Quanta Magazine
لغز علماء الفيزياء الفلكية حول كون ويب الجديد
تمثل المجرة التي تظهر على الشاشة مجموعة سكانية مبكرة، لكن أقدم مجرة اكتشفها تلسكوب جيمس ويب الفضائي حتى الآن كانت موجودة بعد 280 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير. أدى اكتشاف التلسكوب المذهل للمجرات المبكرة والمشرقة إلى دفع بعض العلماء في البداية إلى اقتراح أن فهمنا لعلم الكون الأساسي، والقوانين التي تحكم سلوك الطاقة والمادة في الكون المبكر، قد يكون معيبًا. ولكن بعد بضع سنوات من دراسة هذه الأجسام البدائية، أصبح لدى النظريين الآن عدة نماذج لتفسير سطوعها ووفرتها. وقال سومرفيل للغرفة: “لقد انتقلنا تقريبًا من وجود عدد كبير جدًا من المجرات المبكرة إلى وجود عدد كبير جدًا من النظريات لتفسيرها”. ولعل المجرات الأولى حولت الغاز إلى نجوم بكفاءة أكبر مما كان يعتقد سابقا. أو أنهم تعرضوا لتدفقات دورية من تشكل النجوم مدفوعة بظروف مضطربة. أو ربما تكون مناطق تشكل النجوم المبكرة قد خلقت بشكل تفضيلي نجومًا ضخمة ومشرقة للغاية. يعتقد العديد من علماء الفيزياء الفلكية أن مجموعة من هذه العوامل، وربما عوامل أخرى، ساهمت في تطور المجرات. لقد انتقلنا تقريبًا من وجود عدد كبير جدًا من المجرات المبكرة إلى وجود الكثير من النظريات لتفسيرها. راشيل سومرفيل، معهد فلاتيرون لاختبار هذه الأفكار الجديدة، يقوم الباحثون باستكشاف الكون الوليد من خلال عمليات المحاكاة. قال سومرفيل للحاضرين: “لقد كان هناك بالفعل تقدم ملحوظ حقًا منذ إطلاق ويب، في العام الماضي أو نحو ذلك، في عمليات المحاكاة العددية”، مضيفًا أن عمليات المحاكاة الجديدة هذه “ربما تكون أكثر ملاءمة وأكثر إفادة لتفسير الملاحظات في الكون عالي الانزياح نحو الأحمر”. ومع تحسن هذه النماذج، يقوم تلسكوب جيمس ويب الفضائي بتوثيق المزيد والمزيد من المجرات. ومن خلال مقارنة ما تراه في الكون المبكر بعمليات المحاكاة التي تحاول تفسير السبب، يقترب الباحثون من الكشف عن الطبيعة الحقيقية للفجر الكوني. وقال حكيم عتيق، عالم الفيزياء الفلكية في معهد باريس للفيزياء الفلكية بجامعة السوربون: “يمكننا أن نحاول مطابقة أفضل نظير للمجرة المرصودة مع تلك التي تمت محاكاتها”. “بمجرد الحصول على أفضل تطابق، يمكنك إلقاء نظرة على تاريخ تكوين النجوم، لأنه في عمليات المحاكاة يمكنك الوصول إلى تاريخ المجرة بأكمله.” ظهر دليل مثير للاهتمام مؤخرًا من أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) التابعة لـ JWST، وهو جهاز فائق التبريد يمكنه فصل ضوء الأجسام البعيدة. وقد كشفت MIRI أن المجرات المبكرة لم تكن تمتلك نفس السمات، كما افترض العلماء. وقال أتيك: “المفاجأة الرئيسية هي تنوع خصائص المجرات التي نراها في العصور المبكرة”. “أنت تتوقع أن يبدوا متشابهين.” قد يكون هذا التنوع مؤشرًا على تكوين النجوم الذي حدث على شكل انفجارات، حيث كانت المجرات تدور خلال فترات اندماج النجوم التي انفجرت وطردت سحب الغاز، مما أوقف تكوين النجوم، ليتجمع الغاز مرة أخرى ويطلق موجة جديدة من ولادة النجوم. وقال أتيك: “يبدو أن البعض منهم قد أزالوا كل الوسط بين النجمي الموجود هناك، الغاز والغبار. يبدو الأمر كما لو كنت تنظر فقط إلى النجوم المجردة”. “هناك مجرة أخرى هي العكس. فهي تحتوي على الكثير من الغاز.” هناك دليل آخر يأتي من مجموعة من المجرات ذات وفرة زائدة من النيتروجين. يشير وجود العنصر إلى أنه ربما كان هناك الكثير من النجوم الضخمة بشكل خاص في الكون المبكر. في عمليات المحاكاة، تولد هذه النجوم الضخمة كميات زائدة من النيتروجين قبل أن تنفجر في المستعرات الأعظم، وتنتشر العنصر عبر المجرات المضيفة لها. يومًا ما، قد يكشف الباحثون عن الصورة الكاملة لتكوين المجرة. وحتى ذلك الحين، سيستمرون في غربلة الآثار في عمليات الرصد والمحاكاة الجديدة. لغز الوجود بمجرد تشغيل الأضواء النجمية، يتحول الكون. أدى الإشعاع الصادر عن المجرات المبكرة والثقوب السوداء إلى تأين بحر من غاز الهيدروجين المحايد، مما أدى إلى نحت فقاعات هائلة وسط الضباب الكوني. يسمي الباحثون هذه الفترة بإعادة التأين، لأنها كانت المرة الثانية التي يتأين فيها الكون. إنه يمثل نهاية العصر المظلم الكوني، عندما كانت الهاوية الضبابية خالية من النجوم. النجوم الأولى، التي يُعتقد أنها أكبر بمئات أو آلاف المرات من الشمس، شقت طريقها بقوة من خلال وقود الهيدروجين والهيليوم وانفجرت في مستعرات عظمى قوية، وبذرت الكون بعناصر جديدة مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والحديد، وهي مادة الكواكب والحياة. من نواحٍ عديدة، تلك النجوم الأولى هي أمهات الكون. وقالت ليز كريستنسن، عالمة الفيزياء الفلكية في مركز الفجر الكوني: “إننا ننظر إلى ما خلقنا”. ربما كان من المناسب أن يُعقد المؤتمر الأخير لمناقشة الأصول الكونية في هلسنجور، على بعد الطريق من القلعة التي ألهمت إلسينور في هاملت. في المسرحية، يندب أمير شكسبير الدنماركي: هذه القبة السماوية الشجاعة، هذا السقف المهيب، المليء بالنار الذهبية – لماذا، لا يبدو لي سوى مجموعة كريهة وموبوءة من الأبخرة. يا له من عمل رجل، ما نبل العقل، كم لا نهاية له في القدرات. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ومع ذلك، بالنسبة لي، ما هو جوهر الغبار هذا؟ على الرغم من أنه اجترار حزين للوجود – الكون باعتباره “تجمعًا كريهًا وموبخًا من الأبخرة”، والإنسانية باعتبارها “جوهر الغبار” – إلا أننا نفهم الآن أن وصف هاملت أكثر دقة من الناحية العلمية مما كان يمكن لشكسبير أن يعرفه. نحن في الواقع مصنوعون من عناصر تشكلت في النجوم ثم قذفت إلى الفراغ على شكل غاز وغبار. على عكس هاملت الذي يتمرغ في إلسينور، فإن العلماء الذين يدرسون أصول الكون مبتهجون بهذه البدايات الكونية. ملاحظة المحرر: يتم تمويل معهد فلاتيرون من قبل مؤسسة سيمونز، التي تمول أيضًا هذه المجلة المستقلة تحريريًا. ليس لقرارات تمويل مؤسسة سيمونز أي تأثير على تغطيتنا.
تم النشر: 2026-07-04 10:08:00
مصدر: www.quantamagazine.org
