حقوق الصورة: هابل
جمع فريق دولي من علماء الفلك أدلة على أن المجرات تشكلت بسرعة كبيرة بعد الانفجار العظيم. وهذا يعني أن عمرهم 1.5 مليار عام فقط ، وهو الوقت الذي كان فيه الكون 10٪ فقط من عمره الحالي. يعتقد أن هذه العناقيد تكونت بسرعة كبيرة لأن هذه المناطق كانت كثيفة بشكل لا يصدق مع المواد.
بالنظر إلى ما يقرب من 9 مليارات سنة مضت ، وجد فريق دولي من علماء الفلك مجرات ناضجة في عالم شاب. المجرات أعضاء في مجموعة من المجرات كانت موجودة عندما كان عمر الكون 5 مليار سنة فقط ، أو حوالي 35 في المائة من عصره الحالي. هذا الدليل المقنع على أن المجرات يجب أن تكون قد بدأت في التكوين مباشرة بعد أن تم دعم الانفجار العظيم من خلال الملاحظات التي قدمها نفس فريق الفلكيين عندما كانت تتطلع إلى أبعد من ذلك في الوقت المناسب. وجد الفريق أن المجرات الجنينية بعد 1.5 مليار سنة فقط من ولادة الكون ، أو 10 في المائة من عمر الكون الحالي. توجد "المجرات الصغيرة" في مجموعة لا تزال في طور النمو ، وهي أكبر كتلة عنقودية تم العثور عليها على الإطلاق.
تم استخدام الكاميرا المتقدمة للاستطلاعات (ACS) على متن تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا لإجراء ملاحظات حول الكتلة الضخمة ، RDCS 1252.9-2927 ، والكتلة الأولية ، TN J1338-1942. أعطت ملاحظات مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابعة لناسا محتوى الكتلة والعناصر الثقيلة من RDCS 1252 ، الكتلة الأكثر شهرة لهذه الحقبة. هذه الملاحظات هي جزء من جهد منسق من قبل فريق العلوم ACS لتتبع تشكيل وتطور عناقيد المجرات على مدى واسع من الزمن الكوني. تم بناء ACS خصيصًا لدراسة مثل هذه الأجسام البعيدة.
تدعم هذه النتائج الملاحظات والنظريات التي شكلت المجرات في وقت مبكر نسبيًا من تاريخ الكون. إن وجود مثل هذه التكتلات الضخمة في الكون المبكر يتوافق مع نموذج كوني حيث تتشكل التجمعات من اندماج العديد من التجمعات الفرعية في كون تهيمن عليه المادة المظلمة الباردة. ومع ذلك ، لا تزال الطبيعة الدقيقة للمادة المظلمة الباردة غير معروفة.
قدرت دراسة هابل الأولى أن المجرات في RDCS 1252 شكلت الجزء الأكبر من نجومها منذ أكثر من 11 مليار سنة (في الانزياحات الحمراء أكبر من 3). ونشرت النتائج في عدد 20 أكتوبر 2003 من مجلة الفيزياء الفلكية. المؤلف الرئيسي للصحيفة هو جون بليكسلي من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور ، ماريلاند.
كشفت دراسة هابل الثانية ، لأول مرة ، عن مجموعة أولية من "المجرات الرضيعة" التي كانت موجودة منذ أكثر من 12 مليار سنة (في الانزياح الأحمر 4.1). هذه المجرات صغيرة جدًا بحيث لا يزال بإمكان علماء الفلك رؤية سلسلة من النجوم تتشكل داخلها. تتجمع المجرات حول مجرة كبيرة واحدة. سيتم نشر هذه النتائج في عدد 1 يناير 2004 من مجلة Nature. المؤلف الرئيسي للصحيفة هو جورج مايلي من مرصد ليدن في هولندا.
وأوضح بليكسلي: "حتى وقت قريب لم يكن الناس يعتقدون أن العناقيد كانت موجودة عندما كان عمر الكون حوالي 5 مليارات سنة".
وأضاف مايلي: "حتى لو كان هناك مثل هذه التكتلات ، حتى وقت قريب اعتقد الفلكيون أنه من المستحيل تقريبًا العثور على التكتلات التي كانت موجودة قبل 8 مليارات سنة. في الواقع ، لم يكن أحد يعرف حقًا متى بدأ التجميع. الآن يمكننا أن نشهد ذلك ".
دفعت كلتا الدراستين الفلكيين إلى الاستنتاج بأن هذه الأنظمة هي أسلاف مجموعات المجرات التي نشاهدها اليوم. قال مارك بوستمان من معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور ، ماريلاند ، والمؤلف المشارك لكلا الورقتين البحثيتين: "تبدو المجموعة RDCS 1252 وكأنها كتلة في الوقت الحاضر". "في الواقع ، إذا كنت ستضعها بجانب مجموعة في الوقت الحاضر ، فلن تعرف أيها".
قصة مجموعتين
كيف يمكن أن تنمو المجرات بهذه السرعة بعد الانفجار الكبير؟ قال بليكسلي: "إنها حالة الأغنياء يزدادون ثراءً". "لقد نمت هذه التجمعات بسرعة لأنها تقع في مناطق كثيفة للغاية ، لذا هناك ما يكفي من المواد لبناء المجرات الأعضاء بسرعة كبيرة."
تعززت هذه الفكرة من خلال رصدات الأشعة السينية للكتلة الضخمة RDCS 1252. زودت شاندرا و XMM-Newton بوكالة الفضاء الأوروبية علماء الفلك بأدق القياسات حتى الآن لخصائص سحابة هائلة من الغاز الساخن التي تنتشر في الكتلة الضخمة. هذا الغاز الذي يبلغ 160 مليون درجة فهرنهايت (70 مليون درجة مئوية) هو خزان لمعظم العناصر الثقيلة في الكتلة ومتتبع دقيق لكتلته الإجمالية. ستنشر ورقة من بييرو روساتي من المرصد الجنوبي الأوروبي (ESO) وزملائه التي تعرض ملاحظات الأشعة السينية لـ RDCS 1252 في يناير 2004 في المجلة الفلكية.
قال روساتي ، الذي اكتشف الكتلة باستخدام تلسكوب ROSAT X-ray ، "إن رؤية شاندرا الحادة حلت شكل هالة الغاز الساخن وأظهرت أن RDCS 1252 ناضجة للغاية بالنسبة لعمرها."
قد يحتوي RDCS 1252 على عدة آلاف من المجرات. ومع ذلك ، فإن معظم هذه المجرات ضعيفة للغاية بحيث لا يمكن اكتشافها. لكن "أعين" ACS القوية حددت عدة مئات منها. قدمت الملاحظات باستخدام تلسكوب كبير جدا (VLT) ESO قياس دقيق للمسافة إلى الكتلة. مكنت ACS الباحثين من تحديد أشكال وألوان المجرات المائة بدقة ، وتوفير معلومات عن أعمار النجوم الموجودة فيها. قدر فريق ACS أن معظم النجوم في الكتلة تكونت بالفعل عندما كان عمر الكون حوالي 2 مليار سنة. علاوة على ذلك ، أظهرت ملاحظات الأشعة السينية أنه بعد 5 مليارات سنة من الانفجار العظيم ، تم إثراء الغاز الساخن المحيط بعناصر ثقيلة من هذه النجوم وتم تجريفه من المجرات.
إذا وصلت معظم المجرات في RDCS 1252 إلى مرحلة النضج واستقرت في مرحلة البلوغ الهادئ ، فإن المجرات المتكونة في الكتلة البدائية البعيدة تكون في شبابها النابض بالحيوية والجامع.
تحتوي المجموعة الأولية TN J1338 على مجرة جنينية ضخمة محاطة بمجرات أصغر نامية ، والتي تبدو كنقاط في صورة هابل.
تُنتج المجرة السائدة نفاثات مذهلة تنبعث منها إشعاعات ، تغذيها ثقب أسود فائق العمق داخل نواة المجرة. التفاعل بين هذه الطائرات والغاز يمكن أن يحفز سيل ولادة النجوم.
دفع اكتشاف المجرة الراديوية النشطة بواسطة التلسكوبات الراديوية علماء الفلك إلى البحث عن المجرات الأصغر التي تشكل الجزء الأكبر من الكتلة.
قال مايلي: "التكتلات الضخمة هي مدن الكون ، والمجرات الراديوية الموجودة داخلها هي المداخن التي يمكننا استخدامها للعثور عليها عندما تكون قد بدأت للتو في التكوين".
تؤكد النتائج على قوة الجمع بين الملاحظات من العديد من التلسكوبات المختلفة التي قدمت مناظر للكون البعيد في مجموعة من الأطوال الموجية. قدمت كاميرا هابل المتقدمة معلومات مهمة حول هيكل كل من عناقيد المجرات البعيدة. قدمت رؤية شاندرا و XMM-Newton للأشعة السينية القياسات الأساسية للغاز البدائي الذي يتم فيه تضمين المجرات في RDCS 1252 ، وتقديرات دقيقة للكتلة الإجمالية الموجودة داخل تلك الكتلة. قدمت المقاريب الأرضية الكبيرة ، مثل VLT ، قياسات دقيقة لمسافة كلا العناقيد وكذلك التركيب الكيميائي للمجرات فيها.
يجري فريق ACS المزيد من الملاحظات عن العناقيد البعيدة لترسيخ فهمنا لكيفية تطور هذه العناقيد الشابة ومجراتها إلى شكل الأشياء التي نراها اليوم. تتضمن ملاحظاتهم المخططة استخدام ملاحظات قريبة من الأشعة تحت الحمراء لتحليل معدلات تكوين النجوم في بعض المجموعات المستهدفة ، بما في ذلك RDCS 1252 ، لقياس التاريخ الكوني لتكوين النجوم في هذه الهياكل الضخمة. يبحث الفريق أيضًا في المناطق المحيطة بالعديد من المجرات الراديوية البعيدة عن أمثلة إضافية للمجموعات الأولية. يتمثل الهدف العلمي النهائي للفريق في إنشاء صورة كاملة لتطور العنكبوت بدءًا من التكوين في المراحل المبكرة وتفاصيل التطور حتى اليوم.
المصدر الأصلي: نشرة هابل الإخبارية
