مجرات "الانفجار النجمي" قد تحل لغز فجر الكون الذي أثاره تلسكوب ويب

السفر عبر الفضاء يعني السفر عبر الزمن. على سبيل المثال، إذا نظر علماء الفلك إلى نجم يبعد 100 سنة ضوئية، فإنهم يرونه كما كان يبدو قبل 100 سنة لأن ضوءه استغرق كل هذا الوقت للوصول إلينا. لذلك عندما تمتد إلى حافة الكون المرئي، يمكنك في الواقع النظر إلى الماضي منذ أكثر من 12 مليار سنة - وهي الفترة المعروفة باسم "الفجر الكوني" عندما اشتعلت النجوم الأولى وشكلت المجرات المبكرة.

كان تلسكوب جيمس ويب أول تلسكوب قوي بما يكفي لرؤية الفضاء والزمان بعيدًا. وتوقع علماء الفلك رؤية "مجرات أولية" لا تزال في طور التشكل، لكن لدهشتهم، بدت المجرات التي اكتشفها التلسكوب متقدمة وناضجة للغاية، على غرار مجرات اليوم. وليس مجرد واحد أو اثنين من القيم المتطرفة، بل العشرات. هذا ليس غريبًا فحسب، بل لديه القدرة على قلب فهمنا الكامل لكيفية تشكل المجرات، وربما يشكك أيضًا في النموذج القياسي لعلم الكونيات نفسه.

لذلك، في الدراسة الجديدة، استخدم فريق من علماء الفيزياء الفلكية بقيادة جامعة نورث وسترن عمليات محاكاة حاسوبية قوية للتحقيق في أفكار أخرى. وفي هذه العملية، اكتشفوا إمكانية إنتاج إشارة تطابق ملاحظات جيمس ويب.

إن أبسط طريقة لتقدير كتلة وحجم المجرة، خاصة من مسافات بعيدة، هي النظر إلى سطوعها، وهو ما فعله ويب للمجرات المبكرة المكتشفة. لكن عمليات المحاكاة التي أجراها الفريق تظهر أن المجرات في فجر الكون يمكن أن تصل إلى نفس مستويات السطوع بكتل أقل بكثير، كل ما كان عليهم فعله هو المرور بفترة من تكوين النجوم السريع، وهو بالضبط ما فعلته المجرات التي تمت محاكاتها بنفسها.

قال صن جوشاو، المؤلف الرئيسي للدراسة: "المفتاح هو إعادة إنتاج كمية كافية من الضوء في نظام ما في وقت قصير. يحدث هذا إما لأن النظام ضخم جدًا أو لأنه لديه القدرة على إنتاج كميات كبيرة من الضوء بسرعة. في الحالة الأخيرة، لا يحتاج النظام إلى هذه الكتلة الكبيرة. إذا حدث تكوين النجوم في انفجار، فسوف ينبعث وميض. ولهذا السبب نرى العديد من المجرات الساطعة جدًا".

تميل المجرات الحديثة مثل درب التبانة إلى إظهار تكوين نجمي ثابت مع مرور الوقت، لكن عمليات المحاكاة تشير إلى أن المجرات المبكرة ذات الكتلة المنخفضة أكثر عرضة للخضوع لمرحلة "الانفجار النجمي"، تليها فترة هادئة نسبيًا حتى تموت هذه النجوم الأقدم وتغذي تكوين الجيل التالي من النجوم في فترة انفجار نجمي أخرى.

وقال كلود أندريه فوشير جيجير، كبير مؤلفي الدراسة: "معظم الضوء في المجرة يأتي من النجوم الأكثر ضخامة". "نظرًا لأن النجوم الأكثر ضخامة تحترق بشكل أسرع، فإنها تعيش حياة أقصر. فهي تستخدم وقودها بسرعة في التفاعلات النووية. لذلك، يرتبط سطوع المجرة بشكل مباشر بعدد النجوم التي تكونت خلال ملايين السنين القليلة الماضية أكثر من ارتباطه بكتلة المجرة بأكملها."

بالطبع، لمجرد أن المحاكاة ممكنة، فهذا لا يعني أن هذه هي الطريقة التي يحدث بها الكون الحقيقي. باستخدام تقنيات أخرى لقياس كتل هذه المجرات، يمكن أن تساعد عمليات الرصد اللاحقة من تلسكوب ويب في تأكيد فرضية الانفجار النجمي وتخفيف حدة النموذج القياسي لعلم الكونيات. ففي نهاية المطاف، كيف يمكن أن يفسر تشكل الانفجارات النجمية ظهور هياكل أخرى ذات ترتيب أعلى، مثل المجرات المحظورة، في وقت أبكر مما ينبغي؟

ونُشر البحث في مجلة Astrophysical Journal Letters.