اكتشف تلسكوب هابل الأبعد نجم من أي وقت مضى

عندما كتب الكاتب البريطاني الشهير جون رونالد رويل تولكين، المعروف باسم J.R.R. Tolkien، في صيف عام 1914 رحلة Eärendel، النجم المسائي، في مزرعة عمته في إنجلترا، وقال انه لم يعتقد أنه بعد أكثر من 100 سنة، التي خلقت الاسم سيتم تعيينه لأبعد نجم اكتشفته البشرية على الإطلاق.

وضع تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا معيارًا جديدًا غير عادي: اكتشاف ضوء نجم كان موجودًا في المليار سنة الأولى بعد ولادة الكون في الانفجار العظيم, مما يجعلها النجم الأكثر بعدًا على الإطلاق حتى التاريخ.

يعد الاكتشاف قفزة كبيرة في الوقت المناسب أكثر من الرقم القياسي السابق للنجمة الفردية؛ وقد رصده هابل في عام 2018. كان هذا النجم موجودًا عندما كان عمر الكون حوالي 4 مليارات سنة، أو 30 بالمائة من عمره الحالي، في وقت يشير إليه علماء الفلك باسم «1.5 أحمر». يستخدم العلماء مصطلح «التحول الأحمر» لأنه مع توسع الكون، يمتد الضوء من الأجسام البعيدة أو «يتحول» إلى أطوال موجية أطول وأكثر احمرارًا أثناء انتقاله نحونا.

النجم المكتشف حديثًا بعيد جدًا لدرجة أن ضوءه استغرق 12.9 مليار سنة للوصول إلى الأرض، ويبدو لنا كما لو كان الكون 7 بالمائة فقط من عمره الحالي، مع تحول أحمر قدره 6.2. أصغر الأشياء التي شوهدت في وقت سابق على هذه المسافة الكبيرة هي مجموعات من النجوم داخل المجرات البدائية.

قال عالم الفلك بريان ويلش من جامعة جونز هوبكنز في بالتيمور، المؤلف الرئيسي للمقال الذي يصف الاكتشاف، الذي نشر في: «في البداية بالكاد صدقنا ذلك: كان أبعد بكثير من نجم التحول الأحمر البعيد السابق». 30 مارس في مجلة Nature. تم الاكتشاف من البيانات التي تم جمعها خلال برنامج دراسة إعادة تصميم عدسة الجاذبية هابل (RELICS)، بقيادة المؤلف المشارك دان كو في معهد علوم التلسكوب الفضائي، في بالتيمور أيضًا.

قال ويلش: «عادة، في هذه المسافات، ترى المجرات بأكملها بقعًا صغيرة، حيث يختلط ضوء ملايين النجوم». «المجرة التي تضم هذا النجم تم توسيعها وتشويهها بواسطة عدسات الجاذبية إلى نصف قمر طويل نسميه قوس الفجر.» بعد دراسة المجرة بالتفصيل، يطيل ويلش أن أحد العناصر هو نجم مكبر للغاية أطلق عليه Earendel، وهو ما يعني «نجم الصباح» باللغة الإنجليزية القديمة. يعد الاكتشاف بفتح حقبة غير مستكشفة من تكوين النجوم المبكر جدًا.

وأوضح ويلش: «كانت Earendel موجودة منذ فترة طويلة لدرجة أنها ربما لم تكن تحتوي على نفس المواد الخام مثل النجوم من حولنا اليوم». «ستكون دراسة Earendel نافذة على عصر الكون الذي لا نعرف به، لكن ذلك أدى إلى كل ما نعرفه. يبدو الأمر وكأننا نقرأ كتابًا مثيرًا للاهتمام للغاية، لكننا نبدأ بالفصل الثاني، والآن سنتاح لنا فرصة لنرى كيف بدأ كل شيء».

عندما تتم محاذاة النجوم

يقدر فريق البحث أن Earendel لا يقل عن 50 ضعف كتلة شمسنا وهي أكثر إشراقًا بملايين المرات، مما ينافس أكثر النجوم شهرة. ولكن حتى مثل هذا النجم الساطع والضخم سيكون من المستحيل رؤية مثل هذه المسافة الكبيرة دون مساعدة من الزيادة الطبيعية التي تنتجها مجموعة ضخمة من المجرات، WHL0137-08، التي تقع بيننا وبين Earendel. تشوه كتلة مجموعة المجرة نسيج الفضاء، مما يخلق عدسة مكبرة طبيعية قوية بالكاد تشوه وتضخيم الضوء من الأجسام البعيدة خلفها.

بفضل المحاذاة النادرة مع مجموعة المجرات التي تعمل كعدسة مكبرة، يظهر النجم Earrendel مباشرة على تموج في نسيج الفضاء، أو قريب جدًا منه. يوفر هذا التموج، الذي يتم تعريفه في البصريات على أنه «كاوي»، أقصى قدر من التكبير والسطوع. التأثير مشابه للسطح المتموج للمسبح الذي يخلق أنماط إضاءة ساطعة في قاع المسبح في يوم مشمس. تعمل التموجات الموجودة على السطح مثل العدسات وتركيز ضوء الشمس إلى أقصى سطوع في الجزء السفلي من المسبح.

هذا الكاوي يجعل نجم Earendel يبرز من الوهج العام لمجرة المنزل. يتم تكبير سطوعه ألف مرة أو أكثر. عند هذه النقطة, لا يمكن لعلماء الفلك تحديد ما إذا كان Earendel نجمًا ثنائيًا, على الرغم من أن معظم النجوم الضخمة لديها نجمة مصاحبة أصغر على الأقل.

تأكيد مع Webb

يتوقع علماء الفلك أن يظل Earendel متضخمًا بشكل كبير لسنوات قادمة. سيتم ملاحظته من قبل تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا. تعد حساسية ويب العالية لضوء الأشعة تحت الحمراء ضرورية لمعرفة المزيد عن Earendel، لأن ضوءها يمتد (يتحول إلى اللون الأحمر) عند أطوال موجية أطول بالأشعة تحت الحمراء بسبب توسع الكون.

وقال كو: «مع ويب نأمل أن نؤكد أن Earendel هو بالفعل نجم، وكذلك قياس سطوعه ودرجة حرارته». سيؤدي ذلك إلى تضييق نطاق البحث على نوعه ومرحلته في دورة الحياة النجمية. «نأمل أيضًا أن نجد أن قوس الفجر يفتقر إلى العناصر الثقيلة التي تتشكل في الأجيال اللاحقة من النجوم. هذا يشير إلى أن Earendel هو نجم نادر، ضخم، فقير المعادن،» قال كو.

سيكون تكوين Earendel ذا أهمية كبيرة لعلماء الفلك، لأنه تم تشكيله قبل أن يمتلئ الكون بالعناصر الثقيلة التي تنتجها الأجيال المتعاقبة من النجوم الضخمة. إذا وجدت دراسات المتابعة أن Earendel يتكون فقط من الهيدروجين والهيليوم البدائي, سيكون أول دليل على النجوم الأسطورية للسكان الثالث, التي من المفترض أن تكون النجوم الأولى التي ولدت بعد الانفجار العظيم. في حين أن الاحتمال صغير، يعترف ويلش بأنه مغري على أي حال.

قال ويلش: «مع ويب، يمكننا أن نرى النجوم بعيدًا عن Earendel، والتي ستكون مثيرة بشكل لا يصدق». «سنعود بقدر ما نستطيع. أود أن أرى ويب يحطم الرقم القياسي للمسافة في Earendel».

تم إجراء هذا الاكتشاف التاريخي من قبل فريق دولي من الباحثين بقيادة بريان ويلش، وهو عالم في جامعة جونز هوبكنز في الولايات المتحدة، وشارك فيه أيضًا خوسيه ماريا دييغو.

استمر في القراءة: