مجموعة من المجرات المكتشفة حديثًا بتقنية كسر ليمان. حقوق الصورة: علم الفلك والفيزياء الفلكية. اضغط للتكبير
قام فريق دولي من علماء الفلك بأحد الاستقصاءات الأكثر تفصيلاً للمجرات البعيدة. هذه المجرات بعيدة جدًا ، نراها كما كانت تبدو عندما كان الكون أقل من نصف عمره الحالي. واحدة من المفاجآت الكبرى لهذا المسح. ومع ذلك ، هو مدى تطابق هذه المجرات الصغيرة مع الهياكل التي نراها في الكون الحالي. هذا يعني أن المجرات ربما تطورت من خلال التصادمات وعمليات الاندماج في وقت أبكر بكثير مما كان يعتقد سابقًا.
اكتشف فريق من علماء الفلك من فرنسا والولايات المتحدة واليابان وكوريا بقيادة دينيس بورجاريلا مؤخرا مجرات جديدة في أوائل الكون. تم الكشف عنها لأول مرة في كل من الموجات القريبة من الأشعة فوق البنفسجية وفي الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء البعيدة. سيتم الإبلاغ عن نتائجهم في العدد القادم من علم الفلك والفيزياء الفلكية. يعد هذا الاكتشاف خطوة جديدة في فهم كيفية تطور المجرات.
أعلن عالم الفلك دينيس بورغاريلا (Observatoire Astronomique Marseille Provence ، Laboratoire d'Astrophysique de Marseille ، فرنسا) وزملاؤه من فرنسا والولايات المتحدة واليابان وكوريا ، عن اكتشافهم للمجرات الجديدة في أوائل الكون على حد سواء للمرة الأولى في الأشعة فوق البنفسجية وفي الأطوال الموجية تحت الحمراء البعيدة. يؤدي هذا الاكتشاف إلى أول تحقيق شامل للمجرات المبكرة. سيتم الإبلاغ عن هذا الاكتشاف في العدد القادم من علم الفلك والفيزياء الفلكية.
أحرزت معرفة المجرات المبكرة تقدمًا كبيرًا في السنوات العشر الماضية. منذ نهاية عام 1995 ، استخدم الفلكيون تقنية جديدة ، تُعرف باسم "تقنية كسر ليمان". تسمح هذه التقنية باكتشاف المجرات البعيدة جدًا. يتم رؤيتها كما كانت عندما كان الكون أصغر بكثير ، مما يوفر أدلة حول كيفية تشكل المجرات وتطورها. لقد نقلت تقنية كسر ليمان حدود مسوحات المجرات البعيدة إلى أبعد من ذلك إلى الانزياح الأحمر z = 6-7 (أي حوالي 5 ٪ من العمر الحالي للكون). في علم الفلك ، يشير الانزياح الأحمر إلى تحول موجة خفيفة من مجرة تتحرك بعيدًا عن الأرض. يتم تحويل الموجة الضوئية إلى أطوال موجية أطول ، أي نحو الطرف الأحمر من الطيف. كلما زاد الانزياح الأحمر للمجرة ، كلما كانت أبعد منا.
تعتمد تقنية كسر ليمان على "اختفاء" خصائص المجرات البعيدة التي تمت ملاحظتها في الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية البعيدة. نظرًا لأن الضوء من مجرة بعيدة يمتص بالكامل تقريبًا بواسطة الهيدروجين عند 0.912 نانومتر (بسبب خطوط امتصاص الهيدروجين ، التي اكتشفها الفيزيائي ثيودور ليمان) ، "تختفي" المجرة في مرشح الأشعة فوق البنفسجية البعيدة. يوضح الشكل 2 الاختفاء؟ من المجرة في مرشح الأشعة فوق البنفسجية البعيدة. يجب أن يحدث انقطاع ليمان نظريًا عند 0.912 نانومتر. يمتص الهيدروجين حول النجوم أو داخل المجرات المرصودة الفوتونات ذات الأطوال الموجية الأقصر. بالنسبة للمجرات عالية الانزياح الأحمر ، فإن الانقطاع اللايماني ينقلب إلى الأحمر بحيث يحدث عند طول موجي أطول ويمكن ملاحظته من الأرض. من الملاحظات الأرضية ، يمكن لعلماء الفلك في الوقت الحالي اكتشاف المجرات ذات مدى الانزياح الأحمر من z ~ 3 إلى z ~ 6. ومع ذلك ، بمجرد اكتشافها ، لا يزال من الصعب جدًا الحصول على معلومات إضافية عن هذه المجرات لأنها ضعيفة جدًا.
وللمرة الأولى ، تمكن دينيس بورجاريلا وفريقه من اكتشاف مجرات أقل بعدًا عن طريق تقنية كسر ليمان. جمع الفريق بيانات من أصول مختلفة: بيانات الأشعة فوق البنفسجية من القمر الصناعي NASA GALEX ، وبيانات الأشعة تحت الحمراء من القمر الصناعي SPITZER ، والبيانات في النطاق المرئي في تلسكوبات ESO. من هذه البيانات ، اختاروا حوالي 300 مجرة تظهر اختفاءًا بعيدًا للأشعة فوق البنفسجية. هذه المجرات لها انزياح أحمر يتراوح من 0.9 إلى 1.3 ، أي أنها تتم ملاحظتها في وقت كان فيه الكون أقل من نصف عمره الحالي. هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها اكتشاف عينة كبيرة من مجرات ليمان بريك في z ~ 1. بما أن هذه المجرات أقل بعدًا عن العينات التي تمت ملاحظتها حتى الآن ، فهي أيضًا أكثر سطوعًا وأسهل في الدراسة في جميع الأطوال الموجية ، مما يسمح بإجراء تحليل عميق من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأشعة تحت الحمراء.
أدت الملاحظات السابقة للمجرات البعيدة إلى اكتشاف فئتين من المجرات ، أحدهما يشمل المجرات التي تنبعث منها الضوء في المدى القريب من الأشعة فوق البنفسجية ونطاقات الطول الموجي المرئي. النوع الآخر من المجرات ينبعث الضوء في نطاقات الأشعة تحت الحمراء (IR) ونطاق متر. لم تتم ملاحظة مجرات الأشعة فوق البنفسجية في نطاق الأشعة تحت الحمراء ، بينما لم تتم ملاحظة مجرات الأشعة تحت الحمراء في الأشعة فوق البنفسجية. وبالتالي كان من الصعب تفسير كيف يمكن لهذه المجرات أن تتطور إلى مجرات في الوقت الحاضر تنبعث منها الضوء في جميع الأطوال الموجية. من خلال عملهم ، اتخذ دنيس بورجاريلا وزملاؤه خطوة نحو حل هذه المشكلة. عند مراقبة عينتهم الجديدة من المجرات z ~ 1 ، وجدوا أن حوالي 40٪ من هذه المجرات تبعث الضوء في نطاق الأشعة تحت الحمراء أيضًا. هذه هي المرة الأولى التي لوحظ فيها عدد كبير من المجرات البعيدة في نطاقات الطول الموجي للأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء ، بما في ذلك خصائص كلا النوعين الرئيسيين.
من ملاحظاتهم لهذه العينة ، استنتج الفريق أيضًا معلومات مختلفة حول هذه المجرات. إن الجمع بين قياسات الأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء يجعل من الممكن تحديد معدل تكوين النجوم في هذه المجرات البعيدة لأول مرة. تتشكل النجوم هناك بنشاط كبير ، بمعدل بضع مئات إلى ألف نجمة في السنة (فقط عدد قليل من النجوم التي تتشكل حاليًا في مجرتنا كل عام). درس الفريق أيضًا شكلها ، وأظهر أن معظمها مجرات حلزونية. حتى الآن ، يعتقد أن المجرات البعيدة تتفاعل بشكل أساسي مع المجرات ، بأشكال غير منتظمة ومعقدة. أظهر دينيس بورجاريلا وزملاؤه الآن أن المجرات في عينتها ، التي شوهدت عندما كان لدى الكون حوالي 40 ٪ من عمره الحالي ، لها أشكال منتظمة ، تشبه المجرات الحالية مثل مجراتنا. إنهم يجلبون عنصرًا جديدًا لفهمنا لتطور المجرات.
المصدر الأصلي: نشرة أخبار الفلك والفيزياء الفلكية
