يكشف James-Webb عن مجرات مثل مجرة درب التبانة في وقت مبكر من الكون
بفضل قدرته التحليلية المتزايدة مقارنة بقدرة هابل ، يدفع جيمس ويب حدود ملاحظاتنا لعالم المجرات. لقد قدم للتو صورًا تُظهر وجود قضبان في المجرات الحلزونية ، تمامًا كما في حالة مجرتنا درب التبانة ، ولكن في وقت أقرب مما تنبأت به نماذج تكوين وتطور المجرات ، والتي سوف تحتاج إلى مراجعة.
علماء الفيزياء الفلكية وعلماء الكونيات لا يكتفون فقط بتعيين الكون يمكن ملاحظتها وراء
درب التبانة ولا للتحقيق فيها علماء النبات مجموعة متنوعة من الأجرام السماوية خارج مجرتنا ، فهم يريدون فهم أدائها وأصلها وتطورها. هذا ممكن فقط بعيون نظرية ومراقبة قوية بشكل متزايد.
لقد عرفنا منذ أكثر من قرن أنه يمكننا نمذجة مجرة درب التبانة والمجراتمثلغازالجاذبية الذاتيةالنجومولهذا يمكننا تعبئة الميكانيكا السماويةنيوتنإلى نظرية حركية لابلاس وبولتزمان للغازات والبلازما إلى لانداو . ربما سيكون من الضروري أخيرًا تعبئة نظرية موند ، التي تفترض أن المجرات ليست مغمورة في هالة من الجسيمات التي لا تزال مجهولة في المختبرات الأرضية ، بل لتعديل قوانين ميكانيكا نيوتن.
التدريس 2017-2018: ديناميات المجرات: اللوالب والقضبان والتفاعلات والاندماجات . الاثنين 20 نوفمبر 2017 دورة: ديناميات النجوم: مدارات وصدى بقلم فرانسواز كومبس.
كلية فرنساالحلزونات والقضبان في غازات النجوم
ومع ذلك ، فقد عرفنا بالفعل منذ عقود أن القوانين المعروفة تسمح لنا بشرح تنوع المجرات الذي تم تسليط الضوء عليه بشكل خاصإدوين هابل، التنوع الذي يتجلى في شكلالمجرات البيضاوية، العدسات واللوالب على وجه الخصوص ومع التقسيمات الفرعية ، على سبيل المثالالمجرات الحلزونيةوالتي قد تحتوي أو لا تحتوي على قضبان. يمكن للمرء قراءة النظريات حول هذا الموضوع في دوراتفرانسواز كومبسفي Collège de France في الفيديو أعلاه.
لكن يجب ألا تستند جميع النظريات إلى قاعدة من الملاحظات فحسب ، بل يجب أيضًا اجتياز الاختبارات باستمرار لاكتشاف حدودها ومناطق جديدة للتغلب عليها. نحن فقط ننتظر شيئًا جديدًاتلسكوب جيمس ويب الفضائيأنه يسمح لنا بتوسيع معرفتنا بعالمالسدمالتلسكوبهابل. على وجه الخصوص ، يجب أن يساعدنا James-Webb في فهم أفضل لأصل المجرات وتطورها المبكر بين حوالي 300 مليون سنة وثلاثة مليارات سنة بعدالانفجار العظيم. يمكن أن تتحدى حتى نظرياتنا حول أصل المجرات ، على سبيل المثال من خلال دحض وجود المادة المظلمة .
لم نصل إلى هناك بعد ، لكن James-Webb قد جلب لنا للتو عناصر جديدة من التفكير في هذا الصدد ، كما هو موضح في منشور في مجلة Astrophysical Journal Letters التي يمكن الرجوع إليها في الوصول المفتوح على arXiv .
يُظهر مونتاج صور JWST ستة أمثلة للمجرات المحظورة ، اثنان منها يمثلان أعلى الأعمار التي تم تحديدها وتمييزها كميًا حتى الآن. تُظهر الملصقات الموجودة في أعلى يسار كل رقم أعمار الملاحظات لكل مجرة ، والتي تتراوح من 8.4 إلى 11 مليار سنة (GYR) ، عندما كان الكون 40٪ إلى 20٪ فقط من عمره الحالي.
ناسا ، CEERS ، جامعة تكساس في أوستنتحديات لنماذج المجرة
في بيان صحفي من جامعة تكساس في أوستن ، علمنا أن نظرة جيمس ويب كشفت عن وجودمنعت المجرات الحلزونية مثل مجرتنا درب التبانة بالفعل منذ حوالي 11 مليار سنة ، مثل تلك المسماة EGS-23205 و EGS-24268.
هذه مفاجأة لأنه في السابق ، لم يكن بإمكان هابل رؤية سوى قرص غامض بدون هياكل يمكن اكتشافها حقًا ، وهذا النوع من المجرات في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون المرئي يطرح أسئلة على نماذج نشأة المجرات وتطورها. " ألقيت نظرةعينإلى تلك البيانات وقلت ، "نترك كل شيء آخر!" قالت شاردا جوجي ، أستاذة علم الفلك في جامعة تكساس في أوستن.
تحديات لنماذج المجرة
في بيان صحفي من جامعة تكساس في أوستن ، علمنا أن نظرة جيمس ويب كشفت عن وجودمنعت المجرات الحلزونية مثل مجرتنا درب التبانة بالفعل منذ حوالي 11 مليار سنة ، مثل تلك المسماة EGS-23205 و EGS-24268.
هذه مفاجأة لأنه في السابق ، لم يكن بإمكان هابل رؤية سوى قرص غامض بدون هياكل يمكن اكتشافها حقًا ، وهذا النوع من المجرات في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون المرئي يطرح أسئلة على نماذج نشأة المجرات وتطورها. " ألقيت نظرةعينإلى تلك البيانات وقلت ، "نترك كل شيء آخر!" قالت شاردا جوجي ، أستاذة علم الفلك في جامعة تكساس في أوستن.
يضيف يوشين كاي ، طالب الدكتوراه الذي قاد الفريق وراء الاكتشاف ، في نفس البيان الصحفي الصادر عن جامعة أوستن: " بالنسبة لهذه الدراسة ، نحن نبحث في نظام غذائي جديد حيث لم يستخدم أحد هذا النوع من البيانات أو أجرى هذا النوع من التحليل الكمي من قبل. لذلك كل شيء جديد. إنه مثل الدخول إلى غابة حيث لم يسبق لأحد أن زارها من قبل. »
يوضح Jogee: “ القضبان تحل مشكلة سلسلة التوريد في المجرات. مثلما يجب علينا نقل المواد الخام من الميناء إلى المصانع الداخلية التي تنتج منتجات جديدة ، فإن قضيبًا ينقل الغاز بقوة إلى المنطقة الوسطى حيث يتحول الغاز بسرعة إلى نجوم جديدة بمعدل أسرع من 10 إلى 100 مرة مقارنة ببقية المناطق. المجرة. »
عُرف أن العصي تلعب دورًا مهمًا في تطور المجرات عن طريق توجيه الغاز إلى المناطق المركزية ، مما يحفز تكوين النجوم. في الوقت نفسه ، تساهم القضبان أيضًا في نموالثقوب السوداء الهائلةفي مركز المجرات عن طريق توجيه الغاز جزئيًا.
ولكن ، وفقًا للباحثين ، فإن وجود هذه القضبان في وقت مبكر يزعج سيناريوهات تطور المجرات بعدة طرق ، وقبل كل شيء لم يتم التخطيط لها نظريًا. يجب تطوير النماذج النظرية الجديدة واختبارها ، على سبيل المثال معالمحاكاة العدديةمثل تلك التي أجريت بالفعل مع Frontera ، أحدالحاسبة الفائقةالأقوى في العالم والمتاح لمركز تكساس للحوسبة المتقدمة (TACC) في الولايات المتحدة.
توضح هذه المحاكاة كيف تتشكل القضبان النجمية (على اليسار) وتدفقات الغاز إلى الداخل مدفوعة بالقضبان (على اليمين). تلعب القضبان النجمية دورًا مهمًا في تطور المجرات عن طريق توجيه الغاز إلى المناطق المركزية للمجرة ، حيث يتم تحويله بسرعة إلى نجوم جديدة.
فرانسواز كومبس ، مرصد باريسالمصدر:مواقع ألكترونية