الشبكة الكونية هي بنية الكون واسعة النطاق. إذا كان بإمكانك مشاهدة كوننا يتكشف من الانفجار العظيم إلى اليوم ، فسترى هذه الخيوط (والفراغات بينها) تتشكل على مدار الوقت. الآن ، وجد علماء الفلك الذين يستخدمون JWST عشر مجرات تشكل نسخة مبكرة جدًا من هذا الهيكل بعد 830 مليون سنة فقط من بداية الكون.
بدأت “الشبكة الكونية” كتقلبات في الكثافة في بدايات الكون. بعد بضع مئات الملايين من السنين من الانفجار العظيم ، تكثفت المادة (على شكل غاز بدائي) إلى عقد عند تقاطعات الصفائح وخيوط الغاز في الشبكة المبكرة. استضافت هذه العقد والخيوط النجوم والمجرات الأولى. من الطبيعي أنه عندما ينظر علماء الفلك إلى الوراء في الزمن ، فإنهم سيبحثون عن الإصدارات المبكرة من الشبكة الكونية. سمحت لهم تقنية JWST بالنظر إلى الوراء إلى الأشياء الخافتة والمعتمة التي كانت موجودة بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم.
تتراصف المجرات العشر التي رصدها الفريق في خيط رفيع يبلغ طوله ثلاثة ملايين سنة ضوئية مثبت بواسطة كوازار لامع. فاجأ مظهره الفريق من حيث حجمه ومكانته في التاريخ الكوني. أضاف فيج وانج من جامعة أريزونا في توكسون ، الباحث الرئيسي في هذا البرنامج: “هذه واحدة من أقدم الهياكل الخيطية التي وجدها الناس مرتبطة بكوازار بعيد”.
تطمح لفهم الكون المبكر والشبكة الكونية
تعد ملاحظات JWST جزءًا من برنامج مراقبة يسمى ASPIRE: مسح طيفي للهالات المتحيزة في عصر إعادة التأين. وهي تستخدم صورًا وأطيافًا لـ 25 كوازارًا كانت موجودة في الماضي عندما بدأ الكون يضيء بعد “العصور المظلمة”. تكمن الفكرة في دراسة تكوين أقرب المجرات الممكنة ، بالإضافة إلى ولادة الثقوب السوداء الأولى. بالإضافة إلى ذلك ، يأمل الفريق في فهم كيف تم إثراء الكون المبكر بعناصر أثقل (المعادن) ، وكيف تم كل ذلك خلال حقبة إعادة التأين.
تعد أهداف ASPIRE جزءًا مهمًا من فهم أصل الكون وتطوره. “لقد أعطانا العقدين الأخيرين من أبحاث علم الكونيات فهمًا قويًا لكيفية تشكل الشبكة الكونية وتطورها. يهدف ASPIRE إلى فهم كيفية دمج ظهور أقدم الثقوب السوداء الضخمة في قصتنا الحالية عن تكوين البنية الكونية ، كما أوضح عضو الفريق جوزيف هناوي من جامعة كاليفورنيا ، سانتا باربرا.
ركز على الثقوب السوداء المبكرة
النجوم الزائفة تغري عبر الزمان والمكان. إنها مدعومة من الثقوب السوداء الهائلة التي تنتج كميات لا تصدق من الضوء والانبعاثات الأخرى ، إلى جانب النفاثات القوية. يستخدمها علماء الفلك كشموع قياسية لقياسات المسافة ، وكذلك وسيلة لدراسة المناطق الشاسعة من الفضاء التي يمر الضوء من خلالها.
ما لا يقل عن ثمانية من الكوازارات في دراسة ASPIRE بها ثقوب سوداء تشكلت بعد أقل من مليار سنة من الانفجار العظيم. وتتراوح كتلة هذه الثقوب السوداء بين 600 مليون إلى 2 مليار ضعف كتلة الشمس. هذا حقًا ضخم جدًا ويثير الكثير من الأسئلة حول نموها السريع. لتكوين هذه الثقوب السوداء الهائلة في مثل هذا الوقت القصير ، يجب استيفاء معيارين. أولاً ، عليك أن تبدأ في النمو من ثقب أسود هائل “بذرة”. ثانيًا ، حتى لو بدأت هذه البذرة بكتلة تعادل ألف شمس ، فإنها لا تزال بحاجة إلى تجميع مادة أكبر بمليون مرة بأقصى معدل ممكن طوال عمرها “، أوضح وانغ.
لكي تنمو هذه الثقوب السوداء كما فعلت ، كانت بحاجة إلى الكثير من الوقود. كانت مجراتهم أيضًا ضخمة جدًا ، مما قد يفسر الثقوب السوداء الوحشية في قلوبهم. لم تمتص تلك الثقوب السوداء الكثير من المواد فحسب ، بل أثرت تدفقاتها الخارجية أيضًا على تكوين النجوم. يمكن للرياح القوية القادمة من الثقوب السوداء أن تمنع تكون النجوم في المجرة المضيفة. وقد لوحظت مثل هذه الرياح في الكون القريب ولكن لم يتم رصدها بشكل مباشر في عصر إعادة التأين ، “قال يانغ. “حجم الرياح مرتبط ببنية الكوازار. في ملاحظات ويب ، نرى أن مثل هذه الرياح كانت موجودة في بدايات الكون “.
لماذا العصر؟
كثيرًا ما نسمع عن علماء الفلك الذين يريدون الرجوع إلى عصر إعادة التأين. لماذا هو مثل هذا الهدف المحير؟ إنه يقدم نظرة على وقت تشكلت فيه النجوم والمجرات الأولى. بعد الانفجار العظيم ، كان الكون الرضيع في حالة حارة وكثيفة. نسمع أحيانًا أنه يُشار إليه على أنه حساء الكون البدائي. بعد ذلك ، سيطر التوسع وبدأت الأمور في البرودة. سمح ذلك للإلكترونات والبروتونات بالاتحاد لتكوين أول ذرات غاز متعادلة. كما سمح بانتشار الطاقة الحرارية من الانفجار العظيم. يكتشف علماء الفلك هذا الإشعاع. إنه ينزاح إلى الأحمر في جزء الميكروويف من الطيف الكهرومغناطيسي. يطلق عليه علماء الفلك إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (CMB).
كان لهذا الجانب من الكون المبكر تقلبات طفيفة في الكثافة في مادته المتوسعة. كانت تلك المادة عبارة عن هيدروجين محايد. لم تكن هناك نجوم أو مجرات بعد. ولكن ، في النهاية ، بدأت هذه المناطق عالية الكثافة تتجمع معًا تحت تأثير الجاذبية ، مما تسبب في أن المادة المحايدة بدأت في التكتل أيضًا. أدى ذلك إلى مزيد من الانهيار في المناطق عالية الكثافة ، مما أدى في النهاية إلى ولادة النجوم الأولى. قاموا بتسخين المواد المحيطة ، والتي أحدثت ثقوبًا في المناطق المحايدة – مما سمح للضوء بالانتقال. في الأساس ، سمحت تلك الثقوب (أو الفقاعات) في الغاز المحايد للإشعاع المؤين بالسفر لمسافة أبعد عبر الفضاء. كانت بداية عهد إعادة التأين. بعد مليار سنة من الانفجار العظيم ، تأين الكون بالكامل.
لذا ، كيف تشرح الثقوب السوداء الهائلة المبكرة؟
من المثير للاهتمام أن تلك المجرات المبكرة التي وجدها JWST ، إلى جانب النجوم الزائفة الخاصة بها ، كانت بالفعل في مكانها بالكامل ، مع وجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة في نواتها. يبقى السؤال الرئيسي: كيف أصبحوا بهذا الحجم بهذه السرعة؟ قد يخبر وجودهم علماء الفلك شيئًا عن “الكثافات الزائدة” في الكون الرضيع. أولاً ، تحتاج “بذرة” الثقب الأسود إلى منطقة كثيفة مليئة بالمجرات لكي تتشكل.
ومع ذلك ، حتى الآن ، وجدت الملاحظات قبل اكتشاف JWST عددًا قليلاً فقط من كثافات المجرات الزائدة حول أقدم الثقوب السوداء فائقة الكتلة. يحتاج علماء الفلك إلى إجراء المزيد من الملاحظات في هذه الحقبة لشرح سبب ذلك. يجب أن يساعد برنامج ASPIRE في حل الأسئلة المتعلقة بالتغذية المرتدة بين تكوين المجرات وخلق الثقب الأسود في هذه الحقبة المبكرة جدًا من الكون. على طول الطريق ، يجب أن يروا أيضًا المزيد من شظايا الهيكل الواسع النطاق للشبكة الكونية للكون أثناء تشكلها.
للمزيد من المعلومات
يحدد ويب ناسا الخيوط الأولى للشبكة الكونية
مسح طيفي للهالات المتحيزة في عصر إعادة التأين (ASPIRE): يكشف JWST عن بنية خيطية حول az = 6.61 Quasar
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
