أخيرا.. حل لغز الضوء الغامض في ظلام الكون المبكر

01:23 م الأحد 21 يناير 2024

تطبيق مصراوي

كان الكون المبكر مكانًا مظلمًا، ومليئا بالهيدروجين الذي يحجب الضوء. وعندما أضاءت النجوم الأولى وبدأت في إضاءة محيطها بالأشعة فوق البنفسجية، بدأ الضوء عهده. حدث ذلك خلال عصر إعادة التأين.

ولكن قبل أن يصبح الكون مضاء جيدًا، اخترق الظلام نوع محدد وغامض من الضوء: انبعاثات يسميها العلماء ليمان ألفا.

على الرغم من أن الكون المبكر كان مظلمًا للغاية بحيث لم يتمكن الضوء من الانتقال عبر الغاز المعتم الذي سيطر عليه، فإن علماء الفلك ما زالوا يكتشفون بعض خطوط ليمان ألفا قبل ظهور الأضواء في عصر إعادة التأين.

من أين أتى هذا الضوء؟

تحدث انبعاثات ليمان ألفا في نطاق الأشعة فوق البنفسجية وتأتي من ذرات الهيدروجين عندما تنتقل إلكتروناتها إلى حالة طاقة معينة. تعد خطوط ليمان-ألفا الطيفية جزءًا مما يسميه علماء الفلك غابة ليمان-ألفا.

الغابة عبارة عن سلسلة من خطوط الامتصاص تنبع من الهيدروجين الموجود في الأجسام الفلكية البعيدة. عندما يمر ضوؤها عبر السحب الغازية ذات الانزياحات الحمراء المختلفة، فإنه يخلق غابة من خطوط ليمان-ألفا.

كتب مؤلفو بعض الأبحاث الجديدة: "إن تقديم تفسير للاكتشاف المفاجئ لليمان ألفا في هذه المجرات المبكرة يمثل تحديًا كبيرًا للدراسات خارج المجرة".

ونشر البحث في مجلة Nature Astronomy وربما وجد الإجابة. عنوانه "فك رموز انبعاث ليمان-ألفا في عمق عصر إعادة التأين". المؤلف الرئيسي هو كالوم ويتن، الباحث في معهد كافلي لعلم الكونيات بجامعة كامبريدج في المملكة المتحدة.

وقال ويتن في مؤتمر صحفي: "واحدة من أكثر القضايا المحيرة التي قدمتها الملاحظات السابقة هي اكتشاف الضوء من ذرات الهيدروجين في الكون المبكر للغاية، والذي كان من المفترض أن يكون محجوبًا بالكامل بواسطة الغاز المحايد الأصلي الذي تشكل بعد الانفجار الكبير".

"لقد تم اقتراح العديد من الفرضيات سابقًا لتفسير الهروب الكبير لهذا الانبعاث" الذي لا يمكن تفسيره".

ولكن لدينا الآن عملاق جديد: تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

تم بناء تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) مع القدرة على الرجوع إلى الأيام الأولى للكون. وكان ذلك أحد الدوافع الأساسية للمشروع برمته.

إن قدرة تلسكوب جيمس ويب الفضائي على استشعار الفوتونات الصادرة عن النجوم في المجرات الأولى في وقت مبكر من حياة الكون فتحت نافذة جديدة على الكون المبكر وتقودنا نحو إجابات للعديد من الأسئلة القديمة. يتمتع تلسكوب جيمس ويب الفضائي بالحساسية والدقة الزاوية لتتبع الضوء القديم حتى مصدره.

تكشف صور جيمس ويب تفاصيل أكثر من الملاحظات السابقة بواسطة تلسكوب هابل الفضائي. تكشف قوة تحليل تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن كتلة من المجرات الأصغر حجمًا والأكثر خفوتًا حول المجرات الساطعة والتي لم يتمكن تلسكوب تلسكوب الفضاء الفضائي من رؤيتها. تعد المنطقة أكثر ازدحامًا وازدحامًا مع وجود الكثير من عمليات تكوين النجوم النشطة.

وقال سيرجيو مارتن، المؤلف المشارك في الدراسة: "بينما كان هابل يرى مجرة كبيرة فقط، رأى ويب مجموعة من المجرات الأصغر المتفاعلة، وكان لهذا الاكتشاف تأثير كبير على فهمنا لانبعاث الهيدروجين غير المتوقع من بعض المجرات الأولى".

كانت المجرات المبكرة منتجة للنجوم بشكل مذهل وكانت مصدرًا غنيًا لانبعاثات ليمان ألفا. تم حجب معظم الانبعاثات بواسطة الهيدروجين المحايد البدائي الذي ملأ الفضاء بين المجرات في بداية الكون.

وفقًا للمؤلفين، فإن عمليات اندماج المجرات وتكوين النجوم الوفيرة هي السبب وراء انبعاثات ليمان-ألفا.

ويُظهر هذا البحث أنه كان هناك عدد أكبر من عمليات اندماج المجرات في الكون المبكر مما كان بإمكاننا رؤيته قبل بدء تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

إن عمليات الاندماج والتفاعلات هذه وتكوين النجوم الوفيرة التي أحدثتها هي المسؤولة عن إنشاء انبعاثات ليمان ألفا وإنشاء مسار لها للخروج من الهيدروجين المحايد الكثيف وغير الشفاف الذي سيطر على الكون الشاب.

باختصار، إن معدل الاندماج المجري المرتفع في الكون الشاب هو المسؤول عن انبعاثات ليمان ألفا الغامضة.