"أبعد مجرة شوهدت حتى الآن!" ألم نسمع هذا من قبل؟ (انظر هنا وهنا ، على سبيل المثال.) في حين أنه من الصحيح أن الفلكيين يواصلون التقدم إلى الوراء عبر الزمن باستخدام أدوات أفضل ، إلا أن هناك تحديات أساسية في مراقبة وقياس المسافات إلى أقرب المجرات في الكون.
هذا هو السبب في أن هذه الملاحظة الجديدة للمجرة التي تشكلت بعد حوالي 700 مليون سنة من الانفجار العظيم مهمة. في حين تم تحديد عشرات المجرات التي تشكلت في تلك الحقبة ، قام الفلكيون بقياس مسافات دقيقة لخمس منها فقط. تمثل هذه المجرة السادس ، وهي الأبعد عن المجموعة. ربما كان الأمر أكثر أهمية من قياس المسافة ، فقد توصل الباحثون إلى أن هذه المجرة أنجبت نجومًا جديدة بأكثر من 100 مرة المعدل الذي تسلكه درب التبانة اليوم. يشير ذلك إلى أن المجرات المبكرة ربما كانت أكثر عدوانية في تكوين النجوم مما كان يعتقد سابقًا.
نشرت ورقة جديدة في طبيعة يصف (تحذير نظام حظر الاشتراك غير المدفوع) قياس الانزياح الأحمر لمجرة تم تحديدها في المسح الكوني القريب بالأشعة تحت الحمراء العميق (CANDELS) ، والذي يستخدم مطياف الأشعة تحت الحمراء على تلسكوب كيك في هاواي. بسبب هذه المسافة الشاسعة ، فإن تلسكوب هابل الفضائي لا يرى المجرة في نطاقاتها الضوئية ، ولكنها مصدر مشرق بالأشعة تحت الحمراء ، لكل من هابل وتلسكوب سبيتزر. Redshift ، إذا تذكرت ، هو مقياس لمدى سرعة ظهور المجرة وهي تبتعد عنا مع توسع الكون ؛ كلما زاد الانزياح الأحمر ، كلما ابتعدت المجرة أكثر ، وبالتالي كلما طالت الضوء الذي نراه منذ فترة أطول. بينما ينمو الكون ، فإنه يمتد الطول الموجي للضوء بشكل متناسب. بهذه الطريقة ، يتم تحويل الضوء المرئي أو حتى الأشعة فوق البنفسجية الشائعة في النجوم إلى اللون الأحمر في جزء الأشعة تحت الحمراء من الطيف.
في هذه الحالة ، قام علماء الفلك بقياس الانزياح الأحمر للمجرة z8_GND_5296 (هناك اسم لا ينسى بالنسبة لك) ليكون 7.51 ، وهو ما يُترجم إلى ما يقرب من 13 مليار سنة ضوئية. حددوا هذا الرقم من خلال قياس انبعاث ألفا ليمان (Ly α) من غاز الهيدروجين ، وهو أمر شائع جدًا ويصعب قياسه في مثل هذه المسافات الكبيرة. يبلغ ضوء Ly α من غاز الهيدروجين في موقعنا حوالي 122 نانومتر ، بقوة في الجزء فوق البنفسجي من الطيف ، ولكن الانبعاثات المقابلة من z8_GND_5296 تبلغ حوالي 1034 نانومتر ، وهو الأشعة تحت الحمراء. (للحصول على الانزياح الأحمر ، اقسم الرقم الأكبر على الأصغر ثم اطرح 1. للأسف ، العلاقة بين الانزياح الأحمر والمسافة ليست في أي مكان بهذه البساطة.)
ومع ذلك ، ليس لكل مجرة على مسافات مماثلة انبعاثات Ly α قابلة للقياس: يبدو أن شيئًا ما يمنع الكثير من هذا الضوء من الوصول إلينا. الفكرة الرئيسية هي الغاز بين المجرات المحايد الذي يبعثر الضوء ، ولكن هناك عدد قليل جدًا من المجرات التي لوحظت لتأكيد هذه الفرضية. ونتيجة لذلك ، في حين أن هناك عشرات المجرات ذات الانزياحات الحمراء أكبر من 7 (لا يحددها الطيف ولكن حسب اللون الواضح للمجرة) ، لا يمكن التحقق من الانزياحات الحمراء أكثر من غيرها. تشير هذه الورقة إلى 43 مجرة مبكرة ، ولكن واحدة فقط من تلك العينة لديها انبعاثات Ly α قابلة للقياس.
والأكثر إثارة للاهتمام أن المجرة z8_GND_5296 غنية نسبيًا بالمعادن: العناصر الأثقل من الهيليوم. نظرًا لأن هذه العناصر تنتجها النجوم بدلاً من الانفجار العظيم ، فإن ذلك يشير إلى دورة سريعة جدًا من ولادة النجوم والموت حتى في الوقت الذي تنبعث فيه هذه المجرة الضوء الذي نلاحظه.
ولدعم هذا التأكيد ، وجد مؤلفو الدراسة الحالية أن z8_GND_5296 والمجرة المماثلة المسماة GN 108036 تتمتعان بمعدلات تكوين نجوم عالية للغاية ، مما يحول ما يعادل 330 Suns من الكتلة إلى نجوم جديدة. هذا أكثر من 100 مرة من معدل تكوين النجوم لدرب التبانة ، ويمكن مقارنته ببعض أكثر المجرات تشكيلًا للنجوم المتطرفة. كان يُعتقد سابقًا أن هذه المجرات نادرة ، لذلك قد يحتاج الفلكيون إلى مراجعة تقديراتهم حول مدى سرعة صنع النجوم الجديدة في المجرات المبكرة.
بغض النظر عن أي شيء ، سيكون من المثير للاهتمام رؤية كيف تبدو المجرات المبكرة الأخرى مع تحسن ملاحظاتنا. بدون ذلك ، لن نعرف ما إذا كانت z8_GND_5296 نادرة في تكوين النجوم المتطرف ، أو نفهم سبب سطوعها نسبيًا في انبعاثات Ly α في حين أن أشقائها ليسوا كذلك. وربما سنجد التقسيم الزمني بين العصر بدون مجرات وأول مجرات تتشكل.
