يظهر منظر جديد من تلسكوب هابل الفضائي بعض أول المجرات الساطعة التي ظهرت في الكون ، والتي ظهرت منذ حوالي 13 مليار سنة ، أو 900 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. لم تكن المجرات مثل هذه مرئية بعد 700 مليون سنة من الانفجار العظيم ، لذا يجب أن تكون المجرات الأصغر قد اندمجت معًا بسرعة كبيرة حتى تصبح كبيرة ومشرقة. تم اكتشاف هذه الاكتشافات في مجال هابل ألترا ديب فيلد وحقول المسح العميق لأصول المرصد العظيم.
كشف البحث المنهجي عن أول المجرات الساطعة التي تشكلت في الكون المبكر عن قفزة هائلة في عدد هذه المجرات منذ حوالي 13 مليار سنة. تقدم هذه الملاحظات عن المراحل الأولى في تطور المجرات دليلاً جديدًا على النظرية الهرمية لتكوين المجرات - فكرة أن المجرات الكبيرة تتراكم بمرور الوقت مع اصطدام المجرات الصغيرة ودمجها.
استخدم علماء الفلك ريكارد بوانز وغارث إيلينجورث في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، تلسكوب هابل الفضائي لاستكشاف تكوين المجرات خلال 900 مليون سنة الأولى بعد الانفجار العظيم. وقد أبلغوا عن نتائجهم الأخيرة في عدد 14 سبتمبر من مجلة نيتشر.
جمعت الملاحظات العميقة في ثلاث بقع مظلمة من السماء - حقول Hubble Ultra Deep and the Observ Observes Origins Deep Deep - الضوء الخافت المنبعث قبل 13 مليار سنة بواسطة النجوم في المجرات البدائية. يمكن اكتشاف المجرات الأكثر سطوعًا فقط في مثل هذه المسافات الكبيرة.
"هذه هي أعمق البيانات بالأشعة تحت الحمراء والبيانات البصرية التي تم التقاطها على الإطلاق. قال إيلينجورث ، أستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية في جامعة كاليفورنيا في كاليفورنيا ، إننا ننظر إلى مرحلة مبكرة جدًا من تراكم المجرات.
لاحظ الباحثون مئات المجرات الساطعة في حوالي 900 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. لكن عندما نظروا أعمق ، قبل حوالي 200 مليون سنة ، وجدوا واحدة فقط. وقال إلينجورث إن تخفيف معايير البحث لديهم ظهر بعض المرشحين الإضافيين ، ولكن من الواضح أن الكثير من التغييرات حدثت خلال تلك 200 مليون سنة.
"لم تكن المجرات الأكبر والأكثر إضاءة في مكانها بعد 700 مليون سنة من الانفجار العظيم. ولكن بعد 200 مليون سنة كان هناك الكثير منها ، لذلك لا بد أن هناك الكثير من دمج المجرات الصغيرة خلال تلك الفترة ”.
يمكن لعلماء الفلك تحديد متى انبعث الضوء من مصدر بعيد من خلال الانزياح الأحمر ، وهو مقياس لكيفية تمديد الكون لتمديد أطوال موجات الضوء أثناء انتقاله عبر الفضاء عبر مسافات شاسعة. طوّر Bouwens ، زميل ما بعد الدكتوراه في UCSC والمؤلف الأول لورقة Nature ، برنامجًا للتنقل المنهجي عبر بيانات Hubble بحثًا عن المجرات عالية الانزياح.
جاءت البيانات من جهازين قويين على هابل ، الكاميرا المتقدمة للاستطلاعات (ACS) وكاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة والمطياف متعدد الأغراض (NICMOS). قارن الباحثون عدد المجرات المكتشفة في انزياح أحمر يتراوح من 7 إلى 8 (700 مليون سنة بعد الانفجار الكبير) مع ما كانوا يتوقعون اكتشافه إذا كان عدد المجرات حينها مثل السكان الذين لاحظوه في الانزياح الأحمر 6 (200 بعد مليون سنة). اعتمادًا على صرامة معايير الاختيار الخاصة بهم ، وجدوا مجرة واحدة كانوا يتوقعون 10 ، أو أربعة حيث كانوا يتوقعون 17.
قال بوانز: "إن نهجنا يوفر طريقة كمية للغاية لقياس تراكم البنية في الكون ، حتى نتمكن من رؤية مدى سرعة تغيره بمرور الوقت مع اندماج المجرات الأصغر لتشكيل مجرات أكبر."
المجرات التي لوحظت في هذا المسح أصغر بكثير من مجرتنا درب التبانة وغيرها من المجرات العملاقة التي نشاهدها اليوم في الكون القريب. كانت هذه المجرات المبكرة مشتعلة أيضًا بتكوين النجوم ، حيث ينبعث منها ضوءًا مزرقًا تحول إلى الضوء الأحمر خلال رحلتها التي استمرت 13 مليار عامًا إلى أجهزة كشف هابل الحساسة.
"إنه لأمر مدهش للغاية أننا قادرون على النظر إلى الوراء عبر 13 مليار سنة من الزمن. قال إيلينجورث: "نحن ننظر إلى المجرات التي تطورت بالفعل من سلائف أصغر ، لكن بعد بضع مئات الملايين من السنين فقط من تكوين النجوم الأولى".
إذا كانت مجرة درب التبانة من كبار السن المجريين ، فهذه المجرات هم أطفال أو أطفال في سن ما قبل المدرسة. في الوقت الحالي ، لا يستطيع الباحثون اكتشاف المجرات الصغيرة الأصغر التي يجب أن تكون قد اندمجت لتكوين أول هذه المجرات الساطعة.
لكن بذور تلك المجرات الأولى يمكن رؤيتها في إشعاع الخلفية الكونية للميكروويف ، الذي تم قياسه مؤخرًا وبدقة بواسطة مسبار ويلكينسون للميكروويف المتغاير (WMAP) ، والذي يُظهر تقلبات طفيفة في الكثافة في عالم متجانس بشكل ملحوظ بعد 400000 عام تقريبًا من انفجار.
"في وقت مبكر جدًا من تطور الكون ، كان كل شيء سلسًا جدًا. لكن بمرور الوقت ، أصبح الكون أكثر تكتلًا حيث قامت الجاذبية بسحب المزيد من المادة إلى المناطق الأكثر كثافة ". "تسمح لنا ملاحظاتنا عن المجرات المبكرة بقياس مدى سرعة تطور الكون من كتل أصغر إلى كتل أكبر."
وقال إيلينجورث إن اكتشاف أول المجرات التي سيتم تشكيلها سيكون ممكنًا مع خليفة هابل ، تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، المخطط حاليًا لإطلاقه في عام 2013. تتوفر معلومات إضافية حول البحث عن المجرات الأولى على الويب على http://firstgalaxies.ucolick.org/.
المصدر الأصلي: UCSC News Release
