يعثر JWST على دليل مباشر على أن التدفقات العنيفة قد تساعد في إنهاء تشكّل النجوم في المجرات الفتية
رصد علماء الفلك باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي ومصفوفة أتاكاما المليمترية/دون المليمترية الكبيرة ما يبدو أنه تدفق غازي قوي يهرب من نظام مجري شوهد بعد مليار سنة فقط من الانفجار العظيم. ويُعرف الهدف باسم CRISTAL-02، وهو نظام اندماجي تبلغ كتلته النجمية نحو 10 مليارات مرة كتلة الشمس. ووفقًا للباحثين، فإن هذا التدفق يكاد يساوي النظام نفسه في الطول ويتحرك إلى الفضاء بسرعات تبلغ مئات الأميال في الثانية.
تكمن أهمية هذه الملاحظة في أنها تقدم دعمًا مباشرًا لتفسير طُرح طويلًا لأحد أكبر الألغاز التي أثارها ويب: لماذا تبدو بعض المجرات في الكون المبكر وكأنها نمت بسرعة كبيرة ثم توقفت عن تكوين النجوم بعد وقت قصير. وتجادل الدراسة الجديدة، المنشورة في 10 يونيو في Monthly Notices of the Royal Astronomical Society، بأن الرياح المدفوعة بالنجوم المرتبطة باندماجات المجرات يمكن أن تزيل الغاز اللازم لتشكّل النجوم مستقبلًا أو تعطلّه.
لغز من أول مليار سنة
أظهر ويب مرارًا أن الكون الفتي كان أكثر نضجًا مما توقعه كثير من الباحثين. فخلال أول مليار سنة بعد الانفجار العظيم، كانت المجرات قد راكمت بالفعل كتلة كبيرة. والأكثر إثارة للدهشة أن الكثير منها يبدو أيضًا أنه أصبح خاملًا، أي إن تكوّن النجوم تباطأ بشدة أو توقف تمامًا، بعد نحو مليار سنة فقط.
وقد دفعت هذه الازدواجية علماء الفلك إلى التعمق أكثر في الآليات التي يمكن أن تنقل المجرات بسرعة من النمو السريع إلى الخمول. وقد عُدت الرياح المجرية منذ زمن طويل أحد المرشحين. والفكرة بسيطة: إذا فقدت المجرة الكثير من الغاز البارد، أو إذا سُخّن هذا الغاز أو تشتت أو طُرد، فإن المادة الخام اللازمة لبناء نجوم جديدة تختفي. وما كان أصعب إثباته هو ما إذا كانت هذه الرياح قوية بما يكفي وفي وقت مبكر بما يكفي لتشكيل المجرات في الفصل الأول من التاريخ الكوني.
يوفر CRISTAL-02 للباحثين دراسة حالة في تلك الحقبة تحديدًا. وبما أن النظام يُرى في وقت لم يكن فيه عمر الكون سوى نحو مليار سنة، فإنه يقدم نافذة على الانتقال من النمو النشط إلى احتمال التوقف في الكون الفتي.
لماذا قد تكون الاندماجات مهمة
يصف النص الأصلي CRISTAL-02 بأنه اندماج مجري في المراحل المتأخرة من تصادم بين عدة مجرات. وبصورة عامة، يمكن للاندماجات أن تركز الغاز، وتطلق دفعات شديدة من تكوّن النجوم، وتثير الديناميات الداخلية للنظام. كما يمكن لتلك الظروف نفسها أن تنتج تغذية راجعة قوية، بما في ذلك الرياح التي تحمل المادة إلى الخارج.
وما يجعل النتيجة الجديدة لافتة ليس فقط وجود الغاز خارج المجرة، بل أيضًا أن السحابة الغازية كبيرة وسريعة معًا. وتشير بنية بهذا الحجم إلى أن التدفق الخارجي ليس أثرًا جانبيًا بسيطًا، بل قد يكون جزءًا أساسيًا من طريقة تطور النظام. وإذا أزيلت كمية كافية من الغاز، فقد يساعد الاندماج الذي يغذي النشاط لفترة قصيرة أيضًا في إنهائه.
وهذا يساعد على وضع التصادمات المجرية في إطار أقل رومانسية من الصورة المعتادة لمجرة أكبر ناتجة من مجرتين أصغر. فالاندماجات لا تزال تبني تراكيب أكبر، لكنها قد تخلق أيضًا الظروف التي تكبح النمو اللاحق. وبهذا المعنى، فإن العملية نفسها التي تجمع مجرة ضخمة قد تسهم في جعلها هادئة.
ما الذي قدمته الأدوات
يُعد ويب وALMA أداتين متكاملتين لهذا النوع من العمل. فويب قادر على استكشاف الكون البعيد بحساسية استثنائية، بينما يتميز ALMA بقوة خاصة في دراسة الغاز البارد والغبار عند الأطوال الموجية المليمترية ودون المليمترية. ومعًا، يتيحان لعلماء الفلك ربط بنية المجرة وتكوّن النجوم وحركة الغاز في أنظمة كان من الأصعب بكثير توصيفها قبل بضع سنوات فقط.
وتزداد أهمية هذا المزيج مع انتقال العلماء من مجرد فهرسة المجرات المبكرة المدهشة إلى تفسير كيفية تشكّلها وتطورها. وقد جعل ويب المشكلة أكثر حدة عبر العثور على هذا العدد الكبير من الأنظمة الضخمة والخاملة ظاهريًا عند انزياحات حمراء عالية. وتُعد دراسات المتابعة مثل هذه هي الخطوة التالية: تحديد الآليات الفيزيائية بدلًا من الاكتفاء بالإبلاغ عن الشذوذات.
ماذا قد يعني ذلك لتطور المجرات
الاستنتاج المباشر هو أن الرياح المدفوعة بالنجوم يمكن أن تؤدي على نحو معقول دورًا كبيرًا في إخماد المجرات في تاريخ كوني أبكر بكثير مما ثبت سابقًا بشكل قاطع. وإذا كان CRISTAL-02 ممثلًا لفئة أوسع، فقد تساعد التدفقات العنيفة المرتبطة بالاندماجات في تفسير سبب رؤية ويب لمزيج متنوع من المجرات النشطة والخاملة في وقت مبكر جدًا.
كما يشير هذا الاكتشاف إلى أن المجرات «الميتة» في الكون المبكر قد لا تحتاج إلى تفسير واحد غريب. وبدلًا من ذلك، قد تكون بعض هذه المجرات نتيجة عمليات تغذية راجعة تصبح شديدة بشكل خاص في البيئات التي تقودها الاندماجات. وهذا يجعل الإخماد أقل استثنائية وأكثر كمرحلة طبيعية من مراحل النمو المبكر السريع.
ويذهب تقرير Live Science خطوة أبعد بالإشارة إلى أن مثل هذه الملاحظات قد تقدم لمحة عن كيفية تباطؤ المجرات الكبيرة في النهاية، بما في ذلك المستقبل البعيد لأنظمة مثل درب التبانة. ولا يزال هذا التشبيه الأوسع تفسيريًا، لكن الملاحظة الأساسية أكثر مباشرة: يبدو أن نظامًا مجريًا اندماجيًا فتيًا يفقد الغاز على نطاق يمكن أن يؤثر مباشرة في قدرته على مواصلة تكوين النجوم.
السؤال الأوسع في عصر ويب
أحد أسباب جذب هذه النتيجة للانتباه أنها تنسجم مع نمط أوسع في علم الفلك منذ بدء عمل ويب. فالكثير من أهم إسهامات التلسكوب لم تكن اكتشافات معزولة، بل اختبارات ضغط على النماذج القائمة. وقد دفعت ملاحظات المجرات المبكرة الضخمة على نحو غير متوقع، والثقوب السوداء المبكرة، والبصمات الكيميائية الناضجة، المنظرين إلى تنقيح مدى سرعة تشكل البنى بعد الانفجار العظيم، ومدى كفاءة عمل التغذية الراجعة الداخلية.
ويضيف CRISTAL-02 الآن نقطة بيانات أخرى إلى هذا الجهد التصحيحي. فهو يشير إلى أن الكون المبكر لم يكن مجرد زمن للتجميع السريع، بل أيضًا للتوقف السريع في بعض الأنظمة، مع عمليات تغذية راجعة قادرة على إعادة تشكيل المجرات في نطاقات زمنية قصيرة نسبيًا.
ستحدد الملاحظات اللاحقة مدى شيوع هذه التدفقات الهائلة، وما إذا كانت كافية وحدها لإنتاج مجموعة المجرات الخاملة التي كشف عنها ويب. لكن من حيث الدليل المباشر، فهذه خطوة مهمة: فقد أمسك علماء الفلك بنظام مجري فتي يبدو أنه يطرد المادة التي يحتاجها ليبقى مصنعًا للنجوم.
هذه المقالة تستند إلى تقرير من Live Science. اقرأ المقال الأصلي.
Originally published on livescience.com