صورة من دراسة SHARDS. الائتمان: فريق البحث شاردز
كشفت الصور الجديدة عن أدلة مفصلة حول كيفية تشكل النجوم والهياكل الأولى في الكون وتشير إلى أن تشكيل المجرة بدأ بداية متقطعة.
استخدم فريق دولي من علماء الفلك من جامعة نوتنغهام و Centro de Astrobiología (CAB، CSIC-INTA) بيانات من تلسكوب هابل الفضائي (HST) و Gran Telescopio Canarias (GTC) ، ما يسمى بالحقول الحدودية ، لتحديد ودراسة بعض أصغر المجرات خفوتًا في الكون القريب. أظهر هذا أن تشكيل المجرة كان من المحتمل أن يكون متقطعًا. تم نشر النتائج الأولى في المجلة للتو الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية (MNRAS).
أحد أكثر الأسئلة إثارة للاهتمام التي حاول علماء الفلك الإجابة عنها لعقود هو كيف ومتى تشكلت المجرات الأولى. فيما يتعلق بالكيفية ، فإن أحد الاحتمالات هو أن تشكيل النجوم الأولى داخل المجرات بدأ بوتيرة ثابتة ، وببطء بناء نظام أكثر وأكثر ضخامة. الاحتمال الآخر هو أن التكوين كان أكثر عنفًا ومتقطعًا ، مع اندفاعات مكثفة ، لكنها قصيرة العمر من تكون النجوم ناجمة عن أحداث مثل الاندماجات وتراكم الغاز المعزز.
يوضح بابلو جي بيريز-غونزاليس ، أحد المؤلفين المشاركين للورقة البحثية ، المنتسب إلى Centro de Astrobiología (CAB / CSIC-INTA) في إسبانيا، والباحث الرئيسي في التعاون الدولي وراء هذه الدراسة. ربما كان لدى المجرات الأولى محرك تشكيل نجمي "ديزل" ، يضيف ببطء ولكن باستمرار نجومًا جديدة ، دون تسارع كبير وتحويل الغاز برفق إلى نجوم صغيرة نسبيًا لفترات طويلة من الزمن. أو يمكن أن يكون التكوين متقطعًا ، مع اندفاعات من تكوين النجوم تنتج نجومًا كبيرة بشكل لا يصدق تعطل المجرة وتجعلها تتوقف عن نشاطها لفترة أو حتى إلى الأبد. كل سيناريو مرتبط بعمليات مختلفة ، مثل اندماج المجرات أو تأثير الثقوب السوداء الهائلة ، ولها تأثير على وقت وكيفية تشكل الكربون أو الأكسجين ، وهو أمر ضروري لحياتنا. "
باستخدام قوة الجاذبية العدسية لبعض مجموعات المجرات الأكثر ضخامة في الكون مع بيانات GTC الاستثنائية القادمة من مشروع بعنوان مسح المصادر الحمراء والميتة العالية (SHARDS) ، بحث علماء الفلك عن نظائر قريبة من المجرات الأولى التي تشكلت في الكون ، بحيث يمكن دراستها بمزيد من التفصيل.
كان الدكتور أليكس جريفيث من جامعة نوتنجهام أحد الباحثين البريطانيين الرئيسيين في الدراسة ، ويوضح: "حتى يتوفر لدينا تلسكوب جيمس ويب الفضائي الجديد ، لا يمكننا رصد المجرات الأولى التي تشكلت على الإطلاق ، فهي خافتة للغاية. لذلك بحثنا عن وحوش مماثلة في الكون القريب وقمنا بتشريحها باستخدام أقوى التلسكوبات الموجودة لدينا حاليًا ".
جمع الباحثون بين قوة التلسكوبات الأكثر تقدمًا ، مثل HST و GTC ، بمساعدة "التلسكوبات الطبيعية". قال البروفيسور كريس كونسلس ، من جامعة مانشستر ، وهو مؤلف مشارك في الدراسة: "تعيش بعض المجرات في مجموعات كبيرة ، ما نسميه العناقيد ، التي تحتوي على كميات هائلة من الكتلة على شكل نجوم ، ولكن أيضًا غازات و المادة المظلمة. كتلتها كبيرة جدًا لدرجة أنها تنحني الزمكان ، وتعمل بمثابة تلسكوبات طبيعية. نطلق عليها عدسات الجاذبية وتسمح لنا برؤية المجرات البعيدة والباهتة ذات السطوع المحسن وبدقة مكانية أعلى. "
تعتبر ملاحظات بعض هذه المجموعات الضخمة التي تعمل كمقاريب جاذبية هي أساس مسح المجال الحدودي. وأظهرت الدراسة أن تكوين المجرة من المرجح أن يتوقف مع اندفاعات من النشاط تليها فترات هدوء. وقال الدكتور غريفيثس من جامعة نوتنغهام: "نتيجتنا الرئيسية هي أن بداية تكون المجرات متقطعة ، مثل محرك السيارة المتشنج ، مع فترات من تكوين النجوم المعزز تليها فترات نائمة. من غير المحتمل أن تكون عمليات اندماج المجرات قد لعبت دورًا جوهريًا في إثارة هذه الانفجارات من تكوين النجوم ، ومن المرجح أن يكون ذلك بسبب أسباب بديلة تعزز تراكم الغاز ، فنحن بحاجة إلى . لتلك البدائل.
"لقد تمكنا من العثور على هذه الأجسام نظرًا لبيانات SHARDS عالية الجودة المقترنة ببيانات التصوير من تلسكوب هابل الفضائي لاكتشاف الغاز الساخن المسخن بواسطة النجوم المتكونة حديثًا في مجرات صغيرة جدًا. ينبعث هذا الغاز الساخن بأطوال موجية معينة ، ما نسميه خطوط الانبعاث ، تمامًا مثل ضوء النيون. يمكن أن يوفر تحليل خطوط الانبعاث هذه نظرة ثاقبة لتكوين المجرة وتطورها ".
يضيف بيريز غونزاليس ، أحد المؤلفين المشاركين لـ الورقة والمحقق الرئيسي لمشروع GTC SHARDS Frontier Fields.
المرجع: "مجرات خط الانبعاث في الحقول الحدودية SHARDS 20: اختيار المرشح واكتشاف بواعث Bursty Ha" 2021 أكتوبر XNUMX ، الإشعارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية.
DOI: 10.1093 / mnras / stab2566
