المجرة البدائية بها أبعد أكسجين تم اكتشافه في الكون

مفهوم الفنان القديم Galaxy SXDF-NB1006-2

مفهوم فنان للمجرة القديمة SXDF-NB1006-2 ، والتي تبعد 13.1 مليار سنة ضوئية عن الأرض ومن المحتمل أنها تشكلت بعد 'العصور المظلمة' للكون. يبلغ عمر الكون حوالي 13.8 مليار سنة. يشير اللون الأخضر إلى وجود الأكسجين في المجرة كما يراه التلسكوب الراديوي ALMA ، بينما يشير اللون الأرجواني إلى الهيدروجين الذي اكتشفه تلسكوب سوبارو. (رصيد الصورة: NAOJ)





توصلت دراسة جديدة إلى أن علماء الفلك اكتشفوا علامات الأكسجين في إحدى المجرات الأولى في الكون ، والتي ولدت بعد فترة وجيزة من 'العصور المظلمة' الكونية التي كانت موجودة قبل أن يكون للكون نجوم.

هذا الاكتشاف - الذي يركز على المجرة القديمة حقًا SXDF-NB1006-2 ، والتي تقع على بعد حوالي 13.1 مليار سنة ضوئية من الأرض - يمكن أن يساعد في حل لغز مدى مساعدة النجوم الأولى في إزالة الضباب الغامض الذي ملأ الكون ذات يوم ، قال الباحثون.

اقترح بحث سابق أنه بعد ولد الكون في الانفجار العظيم منذ حوالي 13.8 مليار سنة ، كان الكون شديد الحرارة لدرجة أن كل الذرات الموجودة انقسمت إلى نوى موجبة الشحنة وإلكترونات سالبة الشحنة. هذا الحساء من الأيونات المشحونة كهربائيًا ينثر الضوء ويمنعه من السفر بحرية. [عرض الشرائح: من الانفجار الكبير إلى الآن في 10 خطوات سهلة ]



'العصور المظلمة' للكون

اقترح العمل السابق أنه بعد حوالي 380 ألف سنة من الانفجار العظيم ، برد الكون بما يكفي لتتحد هذه الجسيمات في الذرات ، مما سمح أخيرًا للضوء الأول في الكون - ذلك من الانفجار العظيم - بالتألق. ومع ذلك ، بعد هذا العصر من إعادة التركيب جاء العصور الكونية المظلمة ؛ خلال هذه الحقبة ، لم يكن هناك ضوء آخر ، حيث لم تكن النجوم قد تشكلت بعد.

اقترحت الأبحاث السابقة أيضًا أنه ، بدءًا من حوالي 150 مليون سنة بعد الانفجار العظيم ، بدأ الكون في الظهور من العصور المظلمة الكونية. خلال فترة تعرف باسم إعادة التأين . خلال هذه الحقبة ، التي استمرت أكثر من نصف مليار سنة ، انهارت كتل من الغاز بما يكفي لتشكيل النجوم والمجرات الأولى ، التي أدى ضوءها فوق البنفسجي الشديد إلى تأين وتدمير معظم الهيدروجين المشحون محايدًا ، مما أدى إلى تقسيمه لتشكيل البروتونات والإلكترونات.

من الصعب للغاية الحصول على تفاصيل حول حقبة إعادة التأين لأنها حدثت منذ فترة طويلة. لرؤية الضوء من مثل هذه العصور القديمة ، يبحث الباحثون عن الأشياء البعيدة قدر الإمكان - وكلما زاد بُعدهم ، زاد الوقت الذي يستغرقه ضوءهم للوصول إلى الأرض. لا يمكن رؤية مثل هذه الأجسام البعيدة إلا باستخدام أفضل التلسكوبات المتاحة اليوم.



تظهر المجرة القديمة SXDF-NB1006-2 (في وسط الصورة اليمنى وفي الأجزاء الداخلية على اليسار) في هذه الصورة المركبة الملونة من حقل سوبارو XMM-Newton Deep Survey Field. تظهر المجرة باللون الأحمر وتبعد 13.1 مليار سنة ضوئية عن الأرض.

تظهر المجرة القديمة SXDF-NB1006-2 (في وسط الصورة اليمنى وفي الأجزاء الداخلية على اليسار) في هذه الصورة المركبة الملونة من حقل سوبارو XMM-Newton Deep Survey Field. تظهر المجرة باللون الأحمر وتبعد 13.1 مليار سنة ضوئية عن الأرض.(رصيد الصورة: NAOJ)

لا يزال الكثير غير معروف عن حقبة إعادة التأين ، مثل كيف كانت النجوم الأولى ، وكيف تشكلت المجرات الأولى وما هي مصادر الضوء التي تسببت في إعادة التأين. اقترحت بعض الأعمال السابقة أن النجوم الضخمة كانت مسؤولة في الغالب عن إعادة التأين ، لكن أشارت أبحاث أخرى إلى أن الثقوب السوداء كانت السبب الرئيسي والمسؤول المحتمل وراء هذا الحدث.



الآن ، من خلال النظر إلى مجرة ​​قديمة ، ربما اكتشف الباحثون أدلة على سبب إعادة التأين.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة أكيو إينو ، عالم الفلك في جامعة أوساكا سانغيو في اليابان ، لموقع ProfoundSpace.org: `` قد تكون المجرة التي لاحظناها مصدرًا قويًا للضوء لإعادة التأين ''.

البحث عن المجرات القديمة بالأكسجين

حلل العلماء مجرة ​​تسمى SXDF-NB1006-2 ، تقع على بعد حوالي 13.1 مليار سنة ضوئية من الأرض. عندما تم اكتشاف هذه المجرة في عام 2012 ، كانت أبعد مجرة ​​معروفة في ذلك الوقت.

استخدام البيانات من مصفوفة أتاكاما كبيرة المليمتر / المتر (ALMA) في صحراء أتاكاما في تشيلي ، رأى الباحثون ما بدا عليه SXDF-NB1006-2 بعد 700 مليون سنة من الانفجار العظيم. ركزوا على الضوء من الأكسجين وجزيئات الغبار.

قال Inoue في بيان: 'البحث عن العناصر الثقيلة في الكون المبكر هو نهج أساسي لاستكشاف نشاط تشكل النجوم في تلك الفترة'.

منظر عن قرب للمجرة القديمة SXDF-NB1006-2 ، يُظهر الأكسجين المتأين (باللون الأخضر) كما يراه التلسكوب الراديوي ALMA ، والهيدروجين المتأين (باللون الأزرق) الذي شاهده تلسكوب سوبارو. يظهر الضوء فوق البنفسجي الذي اكتشفه تلسكوب المملكة المتحدة بالأشعة تحت الحمراء باللون الأحمر.

منظر عن قرب للمجرة القديمة SXDF-NB1006-2 ، يُظهر الأكسجين المتأين (باللون الأخضر) كما يراه التلسكوب الراديوي ALMA ، والهيدروجين المتأين (باللون الأزرق) الذي شاهده تلسكوب سوبارو. يظهر الضوء فوق البنفسجي الذي اكتشفه تلسكوب المملكة المتحدة بالأشعة تحت الحمراء باللون الأحمر.(رصيد الصورة: ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) ، NAOJ)

اكتشف العلماء علامات واضحة للأكسجين من SXDF-NB1006-2 ، وهو أبعد أكسجين تم اكتشافه حتى الآن. تأين هذا الأكسجين ، مما يشير إلى أن هذه المجرة تمتلك عددًا من النجوم الشابة العملاقة أثقل عشرات المرات من الشمس. اقترح الباحثون أن هذه النجوم الفتية كانت ستصدر أيضًا ضوءًا كثيفًا فوق بنفسجي.

قدر العلماء أن الأكسجين كان أقل وفرة بعشر مرات في SXDF-NB1006-2 مما كان عليه في الشمس. تطابق هذا التقدير مع عمليات المحاكاة التي أجراها فريق البحث - فقط العناصر الخفيفة مثل الهيدروجين والهيليوم والليثيوم كانت موجودة عندما ولد الكون لأول مرة ، بينما العناصر الأثقل ، مثل الأكسجين ، تم تشكيلها لاحقًا في قلوب النجوم.

ومع ذلك ، بشكل غير متوقع ، وجد الباحثون أن SXDF-NB1006-2 يحتوي على غبار أقل بمرتين إلى ثلاث مرات مما توقعته عمليات المحاكاة. قال الباحثون إن ندرة الغبار هذه ربما ساعدت في إعادة التأين من خلال السماح للضوء من تلك المجرة بتأين الكمية الهائلة من الغاز خارج تلك المجرة.

وقال Inoue في بيان: 'سيكون SXDF-NB1006-2 نموذجًا أوليًا لمصادر الضوء المسؤولة عن إعادة التأين الكوني'.

قال الباحثون إن أحد التفسيرات المحتملة لكمية الغبار الصغيرة هو أن موجات الصدمة من انفجارات السوبرنوفا ربما تكون قد دمرته. الاحتمال الآخر هو أنه ربما لم يكن هناك الكثير في طريق السحب الباردة الكثيفة في الفضاء بين نجوم SXDF-NB1006-2 ، والتي تنمو في هذه السحب تمامًا مثل كيفية عمل رقاقات الثلج في السحب الباردة على الأرض.

قد يساعد هذا البحث في الإجابة عن سبب إعادة التأين. 'مصدر إعادة التأين مادة طويلة الأمد - نجوم ضخمة أم ثقوب سوداء فائقة الكتلة؟' قال إينوي. يبدو أن هذه المجرة لا تحتوي على ثقب أسود هائل ، ولكن لديها عدد من النجوم الضخمة. لذلك ربما تكون النجوم الضخمة قد أعادت تأين الكون.

يواصل الباحثون تحليل SXDF-NB1006-2 باستخدام ALMA.

قال مؤلف الدراسة المشارك يويتشي تامورا من جامعة طوكيو في بيان: 'ستسمح لنا الملاحظات عالية الدقة برؤية توزيع وحركة الأكسجين المتأين في المجرة وتقديم معلومات ثمينة لفهم خصائص المجرة'. .

العلماء بالتفصيل النتائج التي توصلوا إليها على الإنترنت 16 يونيو في مجلة Science.

تابع تشارلز كيو تشوي على تويتر تضمين التغريدة . تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك و + Google . المقالة الأصلية بتاريخ موقع guesswhozoo.com .