يتتبع الفلكيون توقف المجرات المبكرة إلى تدفقات غازية قوية

قد تكون المجرات المبكرة الهادئة قد أُغلقت بفعل رياحها الخاصة

يحاول الفلكيون الذين يدرسون الكون الفتي تفسير فئة محيرة من الأجرام: مجرات ضخمة تشكلت مبكرًا، ومرت بفترة من تكوين النجوم الكثيف، ثم خمدت بشكل غير متوقع. ويشير تقرير أبرزته Universe Today إلى إجابة أوضح. فملاحظات لمجرة بعيدة تُدعى CRISTAL-02 توحي بأن تدفقات غازية قوية، يرجح أنها اندلعت أثناء تصادمات المجرات، يمكنها أن تطرد المواد الخام اللازمة لتكوين نجوم جديدة وتوقف المجرة فعليًا.

يتناول هذا الاكتشاف أحد أكثر نتائج عصر تلسكوب جيمس ويب الفضائي إثارة للدهشة. فقد كشف ويب عن مجرات ضخمة خاملة عندما كان عمر الكون نحو مليار إلى ملياري سنة فقط، وهي فترة كانت فيها عملية بناء المجرات لا تزال في أوجها. هذه المجرات ليست ميتة بالمعنى الحرفي، لكنها تشهد تكوّنًا نجميًا ضئيلًا جدًا مقارنة بالأنظمة الأكثر سطوعًا ونشاطًا من حولها. والسؤال المحوري كان: ما الذي جعل مجرات فتية كهذه تتوقف عن صنع النجوم بهذه السرعة؟

الإجابة المقترحة هنا فيزيائية ومذهلة في آن واحد: ربما تكون المجرات قد طردت مستقبلها بنفسها. فعندما تتفاعل المجرات وتندمج، يمكن لهذا اللقاء أن يطلق دفعات هائلة من تشكل النجوم. لكن تلك المرحلة العنيفة نفسها قد تدفع الغاز إلى الخارج في رياح واسعة. وما إن يُزاح ما يكفي من الغاز البارد حتى تفقد المجرة الوقود اللازم لمواصلة بناء النجوم، لتبقى في النهاية منظومة ضخمة لكنها هادئة نسبيًا.

CRISTAL-02 تقدم دليلًا مباشرًا

تتركز الحالة على CRISTAL-02، وهي مجرة رُصدت بواسطة كل من تلسكوب جيمس ويب الفضائي ومصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية/دون المليمترية، أو ALMA. ويمنح الجمع بين الجهازين مزيجًا مفيدًا. فويب يستطيع دراسة الكون البعيد في الأشعة تحت الحمراء، حيث يسهل رصد الضوء المتمدد القادم من المجرات المبكرة، بينما تستطيع ALMA تتبع الغاز البارد والبنى المرتبطة به، وهي عناصر أساسية في تشكل النجوم.

وبحسب التقرير، تُظهر CRISTAL-02 سحابة ضخمة من الغاز البارد تمتد مبتعدة عن المجرة. ويكاد هذا التركيب يضاهي المجرة نفسها في الطول، ما يجعله علامة لافتة على أن المادة تُدفع إلى الخارج بدلًا من بقائها في مكانها لتشكيل الجيل التالي من النجوم. وللفلكيين الذين يحاولون فهم سبب خمود بعض المجرات المبكرة، فإن هذا النوع من الأدلة المباشرة بالغ القيمة. فهو يربط التوقف ليس بالنظرية أو المحاكاة فحسب، بل بآلية فيزيائية مُلاحظة.

كما أن هذا التفسير ينسجم مع البيئة الأوسع للكون المبكر. ففي تلك الحقبة، كانت المجرات أصغر وأكثر كثافة وأكثر عرضة للتفاعلات. وكانت التصادمات والاندماجات جزءًا شائعًا من النمو الكوني. وقد ساعدت تلك الأحداث على تجميع مجرات أكبر بمرور الوقت، لكنها ولّدت أيضًا ظروفًا داخلية فوضوية. وإذا كانت دفعة تشكل النجوم الناجمة عن الاندماج قادرة على توليد ما يكفي من الطاقة والتغذية الراجعة لطرد الغاز البارد، فإن نمو المجرة وتوقفها يصبحان جزءًا من العملية نفسها بدلًا من كونهما نتيجتين متعاكستين.

لماذا جعل JWST اللغز أكثر حدة

لم يبتكر تلسكوب جيمس ويب الفضائي فكرة المجرات الخاملة، لكنه جعل المشكلة أكثر صعوبة في التجاهل. ففي السنوات الأخيرة، كشف ويب عن مجرات ضخمة تبدو هادئة في أزمنة كونية مبكرة على نحو غير متوقع. وقد برز وجودها لأن التوقعات القياسية كانت تفترض أن هذه الفترة ينبغي أن تهيمن عليها الزيادة السريعة، وتشكل النجوم النشط، والتجميع المتكرر عبر الاندماجات.

وبحث بعض الفلكيين عن تفسيرات أكثر غرابة لهذا التباين. ويشير التقرير إلى أن المقترحات تضمنت نشاطًا مبكرًا للطاقة المظلمة ربما سمح لبعض المجرات بالنمو بسرعة ثم الموت وهي فتية. وفي الوقت نفسه، اقترحت أعمال أخرى أن بعض المجرات المبكرة قد تبدو أكثر كتلة مما هي عليه فعلًا لأن الثقوب السوداء جعلتها تبدو أكثر سطوعًا وأكبر حجمًا.

وتكتسب هذه الخلفية أهمية لأنها تُظهر مدى عدم استقرار هذا المجال. فالتحدي لم يكن مجرد تفسير ملاحظة غريبة واحدة، بل التوفيق بين فئات متعددة من الأدلة بشأن كتلة المجرات وسطوعها ونشاطها في تكوين النجوم خلال أول بضعة مليارات من السنين من التاريخ الكوني. ولا يحلّ نتيجة CRISTAL-02 بالضرورة كل نسخة من هذه المشكلة، لكنها تقدم آلية ملموسة وقابلة للاختبار لبعض هذه المجرات الهادئة على الأقل.

وبهذا المعنى، تضيق هذه النتيجة مساحة الجدل. فبدلًا من الاكتفاء بالسؤال عما إذا كانت المجرات الخاملة المبكرة موجودة أو ما إذا كانت كتلها قد قُدّرت بأعلى من حقيقتها، يمكن للفلكيين أن يسألوا بشكل متزايد عن مدى شيوع التدفقات الغازية القوية، وما أنواع الاندماجات التي تنتجها، ومدى كفاءة تلك الرياح في إزالة مخزون الغاز المكوِّن للنجوم.

قد يكون الانفجار النجمي والتوقف مرحلتين لحدث واحد

الصورة التي تتضح من CRISTAL-02 ليست صورة استنزاف تدريجي. إنها أكثر فجائية. فقد يؤدي الاندماج أولًا إلى ضغط الغاز وإشعال انفجار في تشكل النجوم، ما يجعل المجرة أكثر نشاطًا لفترة قصيرة. لكن تلك المرحلة نفسها قد تولد أيضًا تغذية راجعة قوية بما يكفي لدفع الغاز بعيدًا. والنتيجة هي مجرة تُنتج النجوم بكثافة، ثم تفقد بسرعة القدرة على الاستمرار.

وتساعد هذه السلسلة على تفسير سبب استمرار المجرات الخاملة المبكرة في إظهار دلائل على تشكل نجوم سابق. فهي ليست أنظمة فشلت في النمو. بل نمت بسرعة. وجاءت حالتها الهادئة بعد مرحلة سابقة أكثر عنفًا. عمليًا، يكمن الفرق في أن السؤال يتحول من «لماذا لم تصبح هذه المجرات نشطة قط؟» إلى «ما الذي أوقف نشاطها بهذه السرعة؟»

وتقدم سحابة الغاز البارد المرصودة جوابًا محتملًا. فالتشكل النجمي يعتمد على سحب غازية كثيفة وباردة تنهار تحت تأثير الجاذبية. وإذا أزيل ما يكفي من هذا الغاز، يمكن للمجرة أن تبقى سليمة من الناحية البنيوية لكنها تصبح أقل إنتاجية بكثير. ومع الوقت قد تواصل التطور عبر تفاعلات لاحقة، لكن المرحلة الأولى الانفجارية من نمو النجوم تكون قد انتهت.

وتنسجم هذه الآلية أيضًا مع الطريقة التي يفكر بها الفلكيون على نحو متزايد في التغذية الراجعة ضمن تطور المجرات على نطاق أوسع. سواء أتت من تشكل نجمي مكثف، أو من نشاط ثقب أسود، أو من كليهما، فإن عمليات التغذية الراجعة يمكنها تنظيم سرعة تحويل المجرات للغاز إلى نجوم. وفي الكون المبكر، حيث كانت الظروف أكثر تطرفًا، ربما كان هذا التنظيم أشد قوة.

كون مبكر أكثر ديناميكية

الدلالة الأوسع هي أن الكون المبكر قد يكون كان أكثر ديناميكية مما كان متوقعًا. فالتصادمات نفسها التي بنت المجرات قد تكون ساعدت أيضًا على خمودها. ولم يكن النمو والكبح قصتين منفصلتين تحدثان في أماكن مختلفة. وربما كانا مرحلتين مترابطتين بإحكام في دورة حياة الأجرام نفسها.

بالنسبة إلى الراصدين، يجعل ذلك من أنظمة مثل CRISTAL-02 نقاطَ مرجعية ثمينة. فهي تتيح فرصة مقارنة النماذج النظرية بالبنى الغازية الفعلية في المجرات البعيدة. وينبغي أن تساعد الملاحظات المستقبلية في تحديد ما إذا كانت سحابات الغاز البارد الضخمة شائعة بين المجرات الخاملة المبكرة، أم أن CRISTAL-02 تمثل مسارًا أكثر انتقائية نحو التوقف.

وفي كلتا الحالتين، تعزز النتيجة فكرة أن بعض أقدم العمالقة الهادئين في الكون تشكّلوا بفعل قوى داخلية وخارجية عنيفة، لا بفعل التلاشي البطيء وحده. فالمواد الخام اللازمة لتكوين النجوم لم تنفد ببساطة. وفي بعض الحالات على الأقل، يبدو أنها دُفعت إلى الخارج.

إنه تحول مهم في التفسير. وإذا تأكد عبر مزيد من الأجرام، فسيجعل الرياح الناتجة عن الاندماجات جزءًا أساسيًا من قصة كيفية تشكل أولى المجرات الضخمة واشتداد سطوعها ثم صمتها بينما كان الكون لا يزال صغيرًا.

هذه المقالة مبنية على تقرير من Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.