بفضل التحسينات الأخيرة في المقاريب الفضائية والأرضية ، تمكن الفلكيون من التعمق في الكون أكثر من أي وقت مضى. من خلال النظر إلى مليارات السنين في الزمن ، نحن قادرون على اختبار نظرياتنا حول تاريخ تكوين المجرة وتطورها. لسوء الحظ ، فإن دراسة الكون المبكر مهمة شاقة ، وهي تتجاوز قدرات أدواتنا الحالية.
ولكن من خلال الجمع بين قوة تلسكوب هابل الفضائي وتقنية تعرف باسم العدسة التثاقلية ، قام فريق من علماء الفلك باكتشاف أول مجرة مضغوطة توقفت عن صنع النجوم بعد بضع مليارات من السنين فقط بعد الانفجار العظيم. إن اكتشاف مثل هذه المجرة الموجودة في وقت مبكر جدًا من الكون غير مسبوق ويمثل تحديًا كبيرًا لنظريات حول كيفية تشكل المجرات الضخمة وتطورها.
تم الإبلاغ عن النتائج التي توصلوا إليها في دراسة بعنوان "A Massive، Dead Disk Galaxy in the Early Universe" ، والتي ظهرت في عدد 22 يونيو من المجلة طبيعة.كما هو موضح في الدراسة ، اعتمد الفريق على بيانات من هابل التي تم دمجها مع عدسة الجاذبية - حيث تقوم مجموعة ضخمة من المجرات بتضخيم وتوسيع صور المجرات البعيدة وراءها - لدراسة المجرة البعيدة المعروفة باسم MACS 2129-1.
ما وجدوه كان غير متوقع تمامًا. بالنظر إلى عمر المجرة - التي يعود تاريخها إلى ثلاثة مليارات سنة فقط بعد الانفجار العظيم - توقعوا رؤية كرة فوضوية من النجوم التي كانت تتشكل بسبب اندماج المجرات المبكرة. وبدلاً من ذلك ، لاحظوا أن المجرة ، التي كانت على شكل قرص (مثل درب التبانة) ، ماتت فعليًا - مما يعني أن تكوين النجوم قد توقف بالفعل داخلها.
كانت هذه مفاجأة ، حيث رأينا كيف لم يتوقع الفلكيون رؤية ذلك مبكرًا في الكون. ما هو أكثر من ذلك ، أنها المرة الأولى التي تم فيها الحصول على أدلة مباشرة توضح كيف أن بعض المجرات "الميتة" الأولى على الأقل في الكون تطورت من أجسام على شكل قرص لتصبح المجرات الإهليلجية العملاقة التي نراها بانتظام في مجلة الفضاء .
كما أوضحت Sune Toft - باحث من مركز علم الكونيات الداكن في معهد Niels Bohr والمؤلف الرئيسي للدراسة - فإن هذا قد يجبر على إعادة التفكير في كيفية تطور المجرات في أوائل الكون:
"قد تجبرنا هذه الرؤية الجديدة على إعادة التفكير في السياق الكوني الكامل لكيفية احتراق المجرات مبكرًا وتطورها إلى مجرات بيضاوية الشكل المحلية ، ربما كنا عميانًا عن حقيقة أن المجرات" الميتة "المبكرة قد تكون في الواقع أقراصًا ، ببساطة لأننا لم نتمكن من حلها ".
في الدراسات السابقة ، افترض أن المجرات الميتة البعيدة كانت مشابهة في الهيكل للمجرات الإهليلجية المحلية التي تطورت في النهاية إليها. قبل هذه الدراسة ، لم يكن تأكيد هذه الفرضية ممكنًا نظرًا لأن الأدوات الحالية ليست قوية بما يكفي لرؤية ذلك في الفضاء. ولكن من خلال الجمع بين قوة عدسة الجاذبية ودقة هابل العالية ، تمكن توفت وفريقه من رؤية هذه المجرة الميتة بوضوح.
من خلال الجمع بين قياسات سرعة الدوران من تلسكوب ESO الكبير جدًا (VLT) مع بيانات أرشيفية من مسح العدسة العنقودية و Supernova مع هابل (CLASH) ، تمكنوا من تحديد حجم المجرة والكتلة والعمر بالإضافة إلى (المنحلة) ) معدل تكوين النجوم. في النهاية ، وجدوا أن المجرة البعيدة أكبر بثلاث مرات من درب التبانة ، على الرغم من نصف حجمها فقط ، وهي تدور بسرعة تزيد عن ضعف السرعة.
لا يزال سبب توقف هذه المجرة عن تكوين النجوم غير معروف ، وسيتطلب إجراء مسوحات متابعة باستخدام أدوات أكثر تعقيدًا. لكن في غضون ذلك ، هناك بعض النظريات المحتملة. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون نتيجة لنواة مجرة نشطة ، حيث يمنع ثقب أسود فائق الكتلة في مركز MACS 2129-1 تكوين النجوم عن طريق تسخين غاز المجرة وطرده من المجرة.
أو قد يكون ناتجًا عن تدفق الغاز البارد إلى مركز المجرة حيث يتم تسخينه وضغطه بسرعة ، مما يمنعه من التبريد وتشكيل السحب المكونة للنجوم. ولكن عندما يتعلق الأمر بكيفية أن تؤدي هذه الأنواع من المجرات الميتة المبكرة إلى المجرات الإهليلجية التي نراها اليوم ، يعتقد توفت وزملاؤه أنهم يعرفون الإجابة. كما أوضح ، يمكن أن يكون من خلال عمليات الدمج:
"إذا نمت هذه المجرات من خلال الاندماج مع رفقاء صغار ، وتأتي هذه الرفاق الصغيرة بأعداد كبيرة ومن جميع الزوايا المختلفة إلى المجرة ، فسيؤدي ذلك في النهاية إلى عشوائية مدارات النجوم في المجرات. يمكنك أيضًا تخيل عمليات اندماج كبرى. سيؤدي هذا بالتأكيد إلى تدمير الحركة المرتبة للنجوم ".
في السنوات القادمة ، يأمل Toft وفريقه في الاستفادة من تلسكوب James Webb (الذي سيتم إطلاقه في 2018) للبحث عن المزيد من المجرات الميتة المبكرة ، على أمل أن يلقي الضوء على الأسئلة غير المحسومة التي يثيرها هذا الاكتشاف. ومع القدرة على البحث في الفضاء بشكل أعمق ، يتوقع الفلكيون أنه سيتم الكشف عن المزيد حول الكون المبكر.
