تشير النتائج الجديدة من تلسكوب هابل الفضائي التابع لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية إلى أن تشكيل النجوم والمجرات الأولى في الكون المبكر قد تم في وقت أقرب مما كان يعتقد سابقا.
ولم يعثر فريق أوروبي من علماء الفلك على أي دليل عن الجيل الأول من النجوم، والمعروف باسم جمهرة النجوم الثالثة، منذ زمن بعيد عندما كان عمر الكون 500 مليون سنة فقط.
وما يزال استكشاف المجرات الأولى يمثل تحديا كبيرا في علم الفلك الحديث. ولا نعرف متى أو كيف تكونت النجوم والمجرات الأولى في الكون.
ويمكن معالجة هذه الأسئلة باستخدام تلسكوب هابل الفضائي من خلال ملاحظات التصوير العميقة، حيث يتيح هابل لعلماء الفلك رؤية الكون مرة أخرى في غضون 500 مليون سنة من الانفجار العظيم.
وانطلق فريق من العلماء الأوروبيين بقيادة راتشانا باتاودكار من وكالة الفضاء الأوروبية لدراسة الجيل الأول من النجوم في أوائل الكون، جمهرة النجوم الثالثة، والتي تعرف بأنها مكونة من المادة البدائية التي انبثقت من الانفجار العظيم.
ويجب أن تكون جمهرة النجوم الثالثة مكونة فقط من الهيدروجين والهيليوم والليثيوم، وهي العناصر الوحيدة التي كانت موجودة قبل التفاعلات في نوى هذه النجوم التي يمكن أن تخلق عناصر أثقل، مثل الأكسجين والنيتروجين والكربون والحديد.
وقامت باتاودكار وفريقها باستكشاف الكون المبكر من حوالي 500 مليون سنة إلى مليار سنة بعد الانفجار العظيم من خلال دراسة المجموعة MACSJ0416 ومجالها الموازي مع تلسكوب هابل الفضائي (مع بيانات داعمة من تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا والمقراب الكبير جدا التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي).
وقالت باتاودكار: "لم نجد أي دليل على نجوم الجيل الأول من الجمهرة الثالثة في هذه الفترة الزمنية الكونية".
وتم تحقيق النتيجة باستخدام الكاميرا الميدانية واسعة النطاق (Wide Field Camera 3) من تليسكوب هابل، والكاميرا المتقدمة للاستطلاعات (Advanced Camera for Surveys)، كجزء من برنامج حقول هابل الحدودية.
وطورت باتاودكار وفريقها تقنية جديدة تزيل الضوء من المجرات الأمامية الساطعة التي تشكل هذه العدسات الجاذبية. وهذا سمح لهم باكتشاف المجرات ذات الكتل الأقل مما لوحظ من قبل مع هابل، على مسافة مقابلة، عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة.
وفي هذه المرحلة من الزمن الكوني، فإن عدم وجود أدلة على المجموعات النجمية الغريبة وتحديد العديد من المجرات المنخفضة الكتلة يدعم الاقتراح القائل بأن هذه المجرات هي المرشحات الأكثر احتمالا لإعادة تأيين الكون. وهذه الفترة من التأيين في الكون المبكر حدثت عندما تأين وسط المجرات المحايد بواسطة النجوم والمجرات الأولى.
وقالت باتاودكار: "هذه النتائج لها عواقب فيزيائية فلكية عميقة لأنها تظهر أن المجرات يفترض أنها تكونت في وقت أبكر بكثير مما كنا نعتقد. وهذا يدعم بقوة فكرة أن المجرات المنخفضة الكتلة/ الباهتة في أوائل الكون هي المسؤولة عن إعادة التأيين".
وتشير هذه النتائج أيضا إلى أن التكوين المبكر للنجوم والمجرات حدث في وقت أبكر بكثير مما يمكن تحقيقه باستخدام تلسكوب هابل الفضائي. وهذا يترك مجالا مثيرا لمزيد من البحث عن طريق خليفة هابل، تلسكوب جيمس ويب الفضائي، التابع لكل من وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية، لدراسة المجرات الأولى في الكون.
ولم يعثر فريق أوروبي من علماء الفلك على أي دليل عن الجيل الأول من النجوم، والمعروف باسم جمهرة النجوم الثالثة، منذ زمن بعيد عندما كان عمر الكون 500 مليون سنة فقط.
وما يزال استكشاف المجرات الأولى يمثل تحديا كبيرا في علم الفلك الحديث. ولا نعرف متى أو كيف تكونت النجوم والمجرات الأولى في الكون.
ويمكن معالجة هذه الأسئلة باستخدام تلسكوب هابل الفضائي من خلال ملاحظات التصوير العميقة، حيث يتيح هابل لعلماء الفلك رؤية الكون مرة أخرى في غضون 500 مليون سنة من الانفجار العظيم.
وانطلق فريق من العلماء الأوروبيين بقيادة راتشانا باتاودكار من وكالة الفضاء الأوروبية لدراسة الجيل الأول من النجوم في أوائل الكون، جمهرة النجوم الثالثة، والتي تعرف بأنها مكونة من المادة البدائية التي انبثقت من الانفجار العظيم.
ويجب أن تكون جمهرة النجوم الثالثة مكونة فقط من الهيدروجين والهيليوم والليثيوم، وهي العناصر الوحيدة التي كانت موجودة قبل التفاعلات في نوى هذه النجوم التي يمكن أن تخلق عناصر أثقل، مثل الأكسجين والنيتروجين والكربون والحديد.
وقامت باتاودكار وفريقها باستكشاف الكون المبكر من حوالي 500 مليون سنة إلى مليار سنة بعد الانفجار العظيم من خلال دراسة المجموعة MACSJ0416 ومجالها الموازي مع تلسكوب هابل الفضائي (مع بيانات داعمة من تلسكوب سبيتزر الفضائي التابع لناسا والمقراب الكبير جدا التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي).
وقالت باتاودكار: "لم نجد أي دليل على نجوم الجيل الأول من الجمهرة الثالثة في هذه الفترة الزمنية الكونية".
وتم تحقيق النتيجة باستخدام الكاميرا الميدانية واسعة النطاق (Wide Field Camera 3) من تليسكوب هابل، والكاميرا المتقدمة للاستطلاعات (Advanced Camera for Surveys)، كجزء من برنامج حقول هابل الحدودية.
وطورت باتاودكار وفريقها تقنية جديدة تزيل الضوء من المجرات الأمامية الساطعة التي تشكل هذه العدسات الجاذبية. وهذا سمح لهم باكتشاف المجرات ذات الكتل الأقل مما لوحظ من قبل مع هابل، على مسافة مقابلة، عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة.
وفي هذه المرحلة من الزمن الكوني، فإن عدم وجود أدلة على المجموعات النجمية الغريبة وتحديد العديد من المجرات المنخفضة الكتلة يدعم الاقتراح القائل بأن هذه المجرات هي المرشحات الأكثر احتمالا لإعادة تأيين الكون. وهذه الفترة من التأيين في الكون المبكر حدثت عندما تأين وسط المجرات المحايد بواسطة النجوم والمجرات الأولى.
وقالت باتاودكار: "هذه النتائج لها عواقب فيزيائية فلكية عميقة لأنها تظهر أن المجرات يفترض أنها تكونت في وقت أبكر بكثير مما كنا نعتقد. وهذا يدعم بقوة فكرة أن المجرات المنخفضة الكتلة/ الباهتة في أوائل الكون هي المسؤولة عن إعادة التأيين".
وتشير هذه النتائج أيضا إلى أن التكوين المبكر للنجوم والمجرات حدث في وقت أبكر بكثير مما يمكن تحقيقه باستخدام تلسكوب هابل الفضائي. وهذا يترك مجالا مثيرا لمزيد من البحث عن طريق خليفة هابل، تلسكوب جيمس ويب الفضائي، التابع لكل من وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية ووكالة الفضاء الكندية، لدراسة المجرات الأولى في الكون.
