اكتشف علماء الفلك في جامعة كورنيل مجرة مصاحبة أثناء تحليل الصور الأولى لمجرة مبكرة التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لناسا. استضافت المجرة المكتشفة حديثًا ، والتي يقدر عمرها بـ 1.4 مليار عام ، أجيالًا متعددة من النجوم ، وهو أمر غير متوقع نظرًا لصغر سنها. تمكن الباحثون من تحديد أن المجرتين على بعد نفس المسافة تقريبًا من الأرض وفي نفس المنطقة المجاورة ، مما يشير إلى أنهما قد تتفاعلان وربما تندمجان. دفعت الفلزية الناضجة لهذه المجرات العلماء إلى التكهن بأن تكون النجوم يجب أن تكون فعالة للغاية وأنها بدأت في وقت مبكر من الكون.
لناسا ، اكتشف علماء الفلك في جامعة كورنيل مجرة مصاحبة كانت مخبأة سابقًا خلف ضوء المجرة الأمامية - وهي مجرة يبدو أنها تمتلك بشكل مفاجئ استضافت بالفعل أجيال متعددة من النجوم على الرغم من صغر سنها ، والتي تقدر ب 1.4 مليار سنة.James Webb
عند مسح الصور الأولى لمجرة مبكرة معروفة جيدًا التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لناسا ، كان علماء الفلك في كورنيل مفتونين برؤية نقطة من الضوء بالقرب من حافتها الخارجية.
كان تركيزهم الأولي ، وهدف مرصد الأشعة تحت الحمراء ، هو SPT0418-47 ، وهي واحدة من ألمع المجرات المتربة وتشكل النجوم في الكون المبكر ، ينحني ضوءها البعيد ويتضخم بواسطة جاذبية مجرة في المقدمة إلى دائرة ، تسمى حلقة أينشتاين.
لكن الغوص العميق في بيانات JWST المبكرة التي تم إصدارها في الخريف الماضي أنتج اكتشافًا مصادفة: مجرة مصاحبة كانت مخبأة سابقًا خلف ضوء المجرة الأمامية ، مجرة يبدو أنها استضافت بالفعل أجيالًا متعددة من النجوم على الرغم من صغر سنها ، والتي تقدر بنحو 1.4. مليار سنة.
قال بو بينج ، طالب الدكتوراه في علم الفلك ، الذي قاد تحليل البيانات: "وجدنا أن هذه المجرة وفيرة من الناحية الكيميائية ، وهو أمر لم يتوقعه أحد منا". "JWST يغير الطريقة التي ننظر بها إلى هذا النظام ويفتح آفاقًا جديدة لدراسة كيفية تشكل النجوم والمجرات في الكون المبكر."
جدارية فنية لتلسكوب جيمس ويب الفضائي. الائتمان: ناسا
قال أميت فيشواس ، دكتوراه ، إن الصور السابقة لنفس حلقة أينشتاين التي تم التقاطها بواسطة مصفوفة أتاكاما كبيرة المليمتر / ما دون المليمتر في تشيلي تحتوي على تلميحات للرفيق تم حلها بوضوح بواسطة JSWT ، ولكن لا يمكن تفسيرها على أنها أكثر من ضوضاء عشوائية. .د. '19 ، باحث مشارك في مركز كورنيل للفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب (CCAPS) والمؤلف الثاني للورقة.
من خلال التحقيق في البيانات الطيفية المضمنة في كل بكسل من الصور من أداة NIRSpec الخاصة بـ JWST ، حدد Peng مصدر ضوء جديدًا ثانيًا داخل الحلقة. لقد قرر أن المصدرين الجديدين هما صور مجرة جديدة يتم التقاطها بعدسة الجاذبية من قبل نفس المجرة الأمامية المسؤولة عن إنشاء الحلقة ، على الرغم من أنها كانت أكثر خفوتًا بثماني إلى 16 مرة - وهذا دليل على قوة رؤية الأشعة تحت الحمراء لـ JWST.
أكد التحليل الإضافي للتركيب الكيميائي للضوء أن خطوط الانبعاث القوية من ذرات الهيدروجين والنيتروجين والكبريت أظهرت انزياحًا أحمر مماثلًا - وهو مقياس لمقدار الضوء من مجرة يمتد إلى أطوال موجية أطول وأكثر احمرارًا مع نموها بعيدًا. وضع ذلك المجرتين على نفس المسافة تقريبًا من الأرض - محسوبًا على أنه انزياح أحمر بحوالي 4.2 ، أو حوالي 10٪ من عمر الكون - وفي نفس المنطقة المجاورة.
للتحقق من اكتشافهم ، عاد الباحثون إلى ملاحظات ALMA السابقة. وجدوا أن خط انبعاث الكربون المتأين يطابق بشكل وثيق الانزياحات الحمراء التي لاحظها JWST.
قال فيشواس: "لقد نجح ذلك بالفعل في تحقيق النجاح". "نظرًا لأن لدينا العديد من خطوط الانبعاث التي تم تغييرها بنفس المقدار بالضبط ، فلا شك في أن هذه المجرة الجديدة هي المكان الذي نعتقد أنه موجود فيه."
قدر الفريق المجرة المرافقة ، والتي أطلقوا عليها اسم SPT0418-SE ، كانت على بعد 5 كيلو فرسك من الحلقة. (تبعد سحابة ماجلان ، أقمار مجرة درب التبانة ، حوالي 50 كيلو فرسخ.) يشير هذا القرب إلى أن المجرات لا بد أن تتفاعل مع بعضها البعض وربما تندمج ، وهي ملاحظة تضيف إلى فهم كيفية تطور المجرات المبكرة إلى أكبر.
المجرتان متواضعتان في الكتلة مع ذهاب المجرات في بداية الكون ، مع "SE" أصغر نسبيًا وأقل غبارًا ، مما يجعلها تبدو أكثر زرقة من الحلقة المظلمة بالغبار. استنادًا إلى صور المجرات القريبة ذات الألوان المتشابهة ، يقترح الباحثون أنها قد تعيش "في هالة ضخمة من المادة المظلمة مع جيران لم يتم اكتشافهم بعد."
الأكثر إثارة للدهشة في هذه المجرات ، بالنظر إلى عمرها وكتلتها ، كانت معدنية ناضجة - كميات من العناصر أثقل من الهيليوم والهيدروجين ، مثل الكربون والأكسجين والنيتروجين - والتي قدر الفريق أنها مشابهة لشمسنا. مقارنة بالشمس ، التي يبلغ عمرها حوالي 4 مليارات سنة والتي ورثت معظم معادنها من الأجيال السابقة من النجوم التي كان بناءها ما يقرب من 8 مليارات سنة ، فإننا نراقب هذه المجرات في وقت كان فيه الكون أقل من 1.5 مليار. سنة.
قال فيشواس: "إننا نشهد بقايا ما لا يقل عن جيلين من النجوم عاشت وماتت خلال المليار سنة الأولى من وجود الكون ، وهو ما لا نراه عادةً". "نتوقع أن عملية تكوين النجوم في هذه المجرات يجب أن تكون فعالة جدًا وبدأت في وقت مبكر جدًا من الكون ، لا سيما لشرح وفرة النيتروجين المقيسة بالنسبة إلى الأكسجين ، حيث أن هذه النسبة هي مقياس موثوق لعدد أجيال النجوم عاشوا وماتوا ".
قدم الباحثون اقتراحًا بوقت مراقبة JWST لمواصلة دراسة الحلقة ومرافقيها والتوفيق بين الاختلافات المحتملة التي لوحظت بين الطيف البصري وطيف الأشعة تحت الحمراء البعيدة.
قال بينغ: "ما زلنا نعمل على هذه المجرة". "هناك المزيد لاستكشافه في هذه البيانات."
المرجع: "اكتشاف رفيق مترب وناضج كيميائيًا لمجرة az ∼ 4 Starburst في بيانات JWST ERS" بقلم بو بنغ وأميت فيشواس وجوردون ستايسي وتوماس نيكولا وكودي لامارش وكريستوفر روني وكاتي بول وكارل فيركينهوف وهينريك سبون ، 17 فبراير 2023 ، رسائل مجلة الفيزياء الفلكية .
