تم تفسير السطوع غير المعتاد للمجرات الأولى بواسطة غبار المستعر الأعظم

منذ إطلاق ويب، لاحظ علماء الفلك بانتظام الأجسام التي تبدو مشرقة وضخمة للغاية بالنسبة للكون المبكر: العديد من المجرات التي كانت موجودة بعد حوالي 500 مليون سنة من الانفجار الكبير تبعث مستويات عالية بشكل غير متوقع من الضوء فوق البنفسجي. وهذا يتناقض مع النماذج السابقة للتطور الكوني، والتي دفعت العلماء إلى اقتراح تفسيرات مختلفة، بما في ذلك تكوين النجوم القوي للغاية، والتركيبات النجمية غير العادية، وحتى مساهمة الثقوب السوداء المخفية. وكانت إحدى أبسط الأفكار هي أن المجرات المبكرة كانت تحتوي على كمية أقل من الغبار الذي يمتص الأشعة فوق البنفسجية. قرر مؤلفو الدراسة الجديدة التحقق من نسخة أخرى: أنه كان هناك غبار، لكن خصائصه تختلف عن الغبار بين النجوم المعتاد للمجرات الحديثة. في الكون الشاب، كان المصدر الرئيسي للغبار هو انفجارات المستعرات الأعظم: عندما تموت النجوم الضخمة، فإنها تقذف سحبًا من المواد إلى الفضاء لتشكل جزيئات الغبار. ومع ذلك، فإن موجات الصدمة الموجودة داخل بقاياها تدمر أصغر حبيبات الغبار، تاركة في الغالب جزيئات كبيرة. يمتص هذا الغبار الأشعة فوق البنفسجية بشكل أسوأ، ولهذا السبب تبدو المجرات أكثر سطوعًا.

[shesht-info-block number=1]

ولاختبار الفرضية، قام الباحثون ببناء نموذج فيزيائي. وقد أخذ في الاعتبار تركيبة الغبار، وتوزيعه داخل المجرات، وكيفية مرور الضوء عبر الوسط النجمي غير المتجانس. على عكس السيناريوهات السابقة، حيث كان من المفترض أن يتم “نفخ” الغبار حرفيًا خارج المجرات بواسطة تيارات قوية من الغاز، أظهر النموذج الجديد أن المجرات يمكن أن تظل غنية بالغاز والغبار، ولكنها لا تزال تسمح بمرور كميات كبيرة من الأشعة فوق البنفسجية. ومن المثير للاهتمام بشكل خاص ما يسمى بمجرات GELDA، وهي أجسام ذات امتصاص منخفض للغاية للضوء بواسطة الغبار. مثل هذه الأنظمة، وفقًا لويب، شائعة بشكل خاص في مئات الملايين من السنين الأولى بعد ولادة الكون. ويحتوي بعضها على كميات هائلة من الغاز، وهو ما لا يتناسب بشكل جيد مع فكرة “تنظيف” المجرة بالكامل من الغبار. يحتوي النموذج الجديد على غبار، لكن خصائصه البصرية مختلفة تمامًا عن الخصائص المعتادة. أظهرت الحسابات أنه إذا استخدمنا معلمات غبار المستعر الأعظم هذا (يمتص كمية أقل من الأشعة فوق البنفسجية)، فإن النماذج النظرية تبدأ في التوافق جيدًا مع بيانات الرصد. علاوة على ذلك، ليس من الضروري أن نفترض معدلا مرتفعا للغاية لتكوين النجوم، لأن الغبار ببساطة يتحول إلى شاشة أقل فعالية.

[shesht-info-block number=2]

وهكذا، في الكون المبكر، كان من الممكن أن يحدث انتقال غريب للعصور: في البداية، احتوت المجرات على غبار متولد بشكل شبه حصري من المستعرات الأعظم، وفي وقت لاحق، عندما تم إثراء الوسط بالعناصر الثقيلة، بدأت آلية أخرى لنمو حبيبات الغبار في العمل داخل الغاز بين النجوم. هذا التحول، وفقا للعلماء، هو الذي يمكن أن يفسر فائض المجرات الساطعة في مئات الملايين من السنين الأولى بعد الانفجار الكبير. إذا كانت استنتاجات مؤلفي الورقة العلمية المنشورة على خادم الطباعة المسبق لجامعة كورنيل صحيحة، فإن فهمنا للمجرات الأولى في الكون سوف يتغير. علاوة على ذلك، يمكن أن يبقى بعض الغبار المكتشف من النجوم الأولى في الفضاء (السكان III) – نجوم افتراضية من الجيل الأول، والتي لم يتم تأكيد وجودها بشكل مباشر بعد.