ربما نكون قد ألقينا نظرة خاطفة على النجوم الأولى في الكون

حصل علماء الفلك على اللمحة الأكثر إقناعًا حتى الآن لبعض النجوم الأولى في الكون. هذه النجوم لا تشبه أي نجوم أخرى رأيناها، ويمكن أن تساعدنا في فهم الخصائص المهمة حول الكون المبكر، مثل مدى ضخامة النجوم الأولى وكيف شكلت تلك التي تشكلت لاحقًا.

يُعتقد أن النجوم الأولى التي تشكلت في عالمنا كانت مكونة من الهيدروجين والهيليوم النقي بالكامل تقريبًا، دون أي عناصر أثقل. وكانت أيضًا هائلة وشديدة الحرارة، وأضخم بمئات المرات وأكثر حرارة بعشرات الآلاف من الدرجات من حرارة الشمس.

ولكن نظرًا لأن معظم نجوم ما يسمى بالسكان III عاشوا لفترة قصيرة نسبيًا قبل أن ينفجروا، لم يتمكن علماء الفلك بعد من العثور بشكل قاطع على مجرة ​​مليئة بهذه النجوم لأنها كانت موجودة في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون.

الآن، اكتشف روبرتو مايولينو من جامعة كامبريدج وزملاؤه أن مجرة ​​هيبي، وهي مجموعة من النجوم كانت موجودة بعد 400 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير، تحمل كل السمات المميزة لمجرة مليئة بالسكان III.

بالإضافة إلى عدم احتوائها على عناصر يمكن ملاحظتها أثقل من الهيدروجين أو الهيليوم، فإن الضوء القادم من المجرة يتركز حول تردد مرتبط بالهيليوم الذي تم تجريده من إلكتروناته، وهو أمر لا تستطيع فعله سوى النجوم شديدة الحرارة، مثل المجموعة الثالثة. يقول مايولينو: “يبدو أن نجوم المجموعة الثالثة هي، بقدر ما نستطيع أن نرى، التفسير الأكثر منطقية”. “جميع التفسيرات الأخرى غير مرضية إلى حد كبير.”

تم رصد هيبي في الأصل بواسطة مايولينو وفريقه في عام 2024 باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، حيث بدا أنه يحتوي على خط هيليوم يوحي بنجوم المجموعة الثالثة، لكن لم يكن من الواضح ما إذا كان هذا الخط حقيقيًا أم أنه جاء من مجرة ​​أخرى، وكذلك ما إذا كان من الممكن أن يكون هناك معادن أثقل في النجوم.

ولكن، بعد مزيد من المراقبة باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وجد الباحثون الآن خطًا ثانيًا، مرتبطًا بالهيدروجين المتأين ويأتي من نفس المصدر، مما يشير إلى أن خط الهيليوم المتأين كان حقيقيًا في الواقع.

تقول هانا أوبلر، عضو الفريق في جامعة لودفيغ ماكسيميليانز في ميونيخ بألمانيا: “لقد أمضيت الكثير من الوقت في تدقيق البيانات، والتأكد من أن هذا اكتشاف آمن للخط”. “بمجرد أن أصبح هذا واضحًا، حيث نرى هذا [ionised hydrogen] الذروة وبدون أي اكتشافات للخط، كان ذلك رائعًا حقًا. لقد كانت لحظة عظيمة أن نعرف ونحصل على دليل على أن ما ادعيناه قبل بضع سنوات كان صحيحًا بالفعل، وهو أن لدينا هنا الهيليوم والهيدروجين، مما يشير إلى سيناريو السكان الثالث.

النتائج مقنعة، ووجود خط الهيليوم المتأين يشير إلى أننا نرى أجسامًا ساخنة للغاية، وهو ما نتوقعه لنجم من المجموعة الثالثة، كما يقول دانييل والين من جامعة بورتسموث بالمملكة المتحدة، لكنه ليس حاسمًا لأننا مازلنا لم نحصل على مستوى الدقة اللازمة لاستبعاد عدم وجود عناصر أثقل، مما قد يجعلها نجوم أكثر نضجًا من المجموعة الثانية.

من الصعب أيضًا تفسير مجرة ​​مليئة بعدد كبير من نجوم المجموعة III كما توقع مايولينو وفريقه من خلال عمليات المحاكاة التي أجراها علماء الفلك للكون المبكر، والتي وجدت أن النجوم الأولى غالبًا ما تشكلت في مجموعات معزولة ومتناثرة نسبيًا. “كيف يمكنك الحصول على 100.000 كتلة شمسية من نجوم Pop III في مكان واحد دون أي تلوث مسبق للغاز؟” يقول والين. “لأننا لا نرى أبدًا كتلًا من نجوم Pop III تتشكل دفعة واحدة. هذا لا يحدث.”

ولكن إذا تم التأكد من أن هذه النجوم هي نجوم المجموعة الثالثة، فإنها يمكن أن تعطينا معلومات مهمة عن الكون المبكر، كما يقول مايولينو. “لا يتعلق الأمر فقط بالسباق لوضع علم على المجموعة الثالثة، والقول أننا وجدناها، وهذا كل شيء. في الواقع، نحن نتعلم الكثير بالفعل.”

استخدم مايولينو وفريقه بالفعل الملاحظات الأولى لهيبي لمحاكاة مدى ضخامة النجوم الأولى، ووجدوا أن غالبيتها أكبر بحوالي 10 إلى 100 مرة من كتلة الشمس، مع عدد أقل بكثير من النجوم الأصغر من ذلك بكثير.