يبدو أن كل بضعة أشهر أو نحو ذلك يأتي اكتشافًا جديدًا لـ 'أبعد مجرة تم العثور عليها على الإطلاق'. ليس من المفاجئ حقًا الوصول إلى معايير جديدة بمثل هذا التردد المذهل حيث تتحسن التلسكوبات لدينا ويقوم علماء الفلك بتحسين تقنياتهم لرصد الأشياء البعيدة والقديمة. يعد هذا 'الأبعد' الأخير مثيرًا للاهتمام لأنه تم العثور عليه من خلال الجمع بين الملاحظات من تلسكوبين فضائيين - هابل وسبيتزر - وكذلك استخدام مجموعات المجرات الضخمة كعدسات جاذبية لتضخيم المجرة البعيدة خلفها. كما أنها صغيرة للغاية وقد لا تكون مجرة كاملة التطور في الوقت الذي نراه فيه.
بينما تظهر هذه المجرة ، المسماة MACS0647-JD ، على شكل نقطة صغيرة في الصور الجديدة ، يقول علماء الفلك إنها تقدم نظرة خاطفة على الزمن الذي كان فيه الكون 3 في المائة فقط من عمره الحالي البالغ 13.7 مليار سنة. لوحظت هذه المجرة المكتشفة حديثًا بعد 420 مليون سنة من الانفجار العظيم ، وسافر ضوءها 13.3 مليار سنة للوصول إلى الأرض.
قال دان كو من معهد علوم تلسكوب الفضاء ، المؤلف الرئيسي لورقة بحثية جديدة حول الملاحظات: 'قد يكون هذا الجسم واحدًا من العديد من اللبنات الأساسية لمجرة'. 'على مدى الـ 13 مليار سنة القادمة ، قد يكون بها عشرات أو مئات أو حتى آلاف الأحداث المندمجة مع مجرات أخرى وشظايا مجرات.'
يأتي هذا الاكتشاف من مسح العدسة العنقودية والمستعرات الأعظمية باستخدام Hubble (CLASH) ، وهو برنامج يجمع بين قوة التلسكوبات الفضائية والتكبير الطبيعي لعدسات الجاذبية للكشف عن المجرات البعيدة في بدايات الكون. سمحت الملاحظات بأعين سبيتزر بالأشعة تحت الحمراء بتأكيد هذا الجسم.
تم تكبير الضوء من MACS0647-JD بواسطة مجموعة مجرات ضخمة تسمى MACS J0647 + 7015 ، وبدون قوى تضخيم العنقود ، لن يرى علماء الفلك المجرة البعيدة. بسبب عدسة الجاذبية ، تمكن فريق بحث CLASH من مراقبة ثلاث صور مكبرة لـ MACS0647-JD باستخدام تلسكوب هابل. عززت جاذبية العنقود الضوء من المجرة البعيدة ، مما جعل الصور تظهر بثمانية وسبع مرات ومرتين أكثر سطوعًا مما كانت ستظهر بطريقة أخرى مما مكن علماء الفلك من اكتشاف المجرة بشكل أكثر كفاءة وثقة أكبر.
قال مارك بوستمان ، من STScI أيضًا: 'تقوم هذه المجموعة بما لا يستطيع أي تلسكوب من صنع الإنسان القيام به'. 'بدون التكبير ، سيتطلب الأمر جهدًا هائلًا لمراقبة هذه المجرة.'
MACS0647-JD هو مجرد جزء صغير من حجم مجرتنا درب التبانة ، وهو صغير جدًا لدرجة أنه قد لا يكون مجرة مكتملة التكوين. تظهر البيانات أن عرض المجرة أقل من 600 سنة ضوئية. بناءً على ملاحظات المجرات الأقرب إلى حد ما ، يقدر علماء الفلك أن مجرة نموذجية من نفس العمر يجب أن يكون عرضها حوالي 2000 سنة ضوئية. للمقارنة ، يبلغ عرض سحابة ماجلان الكبيرة ، وهي مجرة قزمة مصاحبة لمجرة درب التبانة ، 14000 سنة ضوئية. يبلغ عرض مجرتنا درب التبانة 150.000 سنة ضوئية.
جارٍ تحميل اللاعب ...تمت ملاحظة المجرة بـ 17 مرشحًا ، تمتد من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأطوال الموجية القريبة من الأشعة تحت الحمراء ، باستخدام كاميرا Hubble's Wide Field Camera 3 (WFC3) والكاميرا المتقدمة للاستطلاعات (ACS). اكتشف Coe المجرة في فبراير أثناء فحصه لفهرس لآلاف من الأجسام بعدسة الجاذبية وجدت في ملاحظات هابل لـ 17 عنقودًا في مسح CLASH. لكن المجرة ظهرت فقط في اثنين من أكثر المرشحات احمرارا.
قال كو: 'لذلك إما أن MACS0647-JD عبارة عن جسم أحمر جدًا ، يتلألأ فقط عند أطوال موجية حمراء ، أو أنه بعيد جدًا وقد تم' انزياح الضوء 'إلى هذه الأطوال الموجية ، أو مزيجًا من الاثنين'. 'لقد درسنا هذه المجموعة الكاملة من الاحتمالات.'
حدد فريق CLASH صورًا متعددة لثماني مجرات بعدسة عنقود المجرات. سمحت مواقعهم للفريق بإنتاج خريطة لكتلة العنقود ، والتي تتكون أساسًا من المادة المظلمة. المادة المظلمة هي شكل غير مرئي من المادة التي تشكل الجزء الأكبر من كتلة الكون. قال كو: 'إنه مثل اللغز الكبير'. 'علينا ترتيب الكتلة في العنقود بحيث ينحرف ضوء كل مجرة عن المواقع المرصودة.' كشف تحليل الفريق أن التوزيع الشامل للعنقود قد أنتج ثلاث صور بعدسة لـ MACS0647-JD في المواضع والسطوع النسبي الذي لوحظ في صورة هابل.
قضى Coe ومعاونوه شهورًا في استبعاد هذه التفسيرات البديلة الأخرى لهوية الكائن بشكل منهجي ، بما في ذلك النجوم الحمراء والأقزام البنية والمجرات الحمراء (القديمة أو المتربة) على مسافات متوسطة من الأرض. وخلصوا إلى أن المجرة البعيدة هو التفسير الصحيح.
الانزياح الأحمر هو نتيجة لتوسع الفضاء عبر الزمن الكوني. يدرس علماء الفلك الكون البعيد في ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة لأن توسع الفضاء يمتد من الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي من المجرات إلى أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء. يقدر Coe أن MACS0647-JD لديه انزياح أحمر بمقدار 11 ، وهو أعلى معدل تم ملاحظته حتى الآن.
لعبت صور المجرة ذات الأطوال الموجية الأطول التي تم الحصول عليها باستخدام تلسكوب سبيتزر الفضائي دورًا رئيسيًا في التحليل. إذا كان الجسم باللون الأحمر في جوهره ، فسيظهر ساطعًا في صور Spitzer. وبدلاً من ذلك ، بالكاد تم اكتشاف المجرة ، إن وجدت ، مما يشير إلى بُعدها الكبير. يخطط فريق البحث لاستخدام Spitzer للحصول على ملاحظات أعمق للمجرة ، والتي يجب أن تسفر عن اكتشافات موثوقة بالإضافة إلى تقديرات لعمر الجسم ومحتوى الغبار.
ومع ذلك ، قد تكون مجرة MACS0647-JD بعيدة جدًا عن أي تلسكوب حالي لتأكيد المسافة بناءً على التحليل الطيفي ، الذي ينشر ضوء الكائن إلى آلاف الألوان. ومع ذلك ، فإن كو واثق من أن المجرة الوليدة هي بطلة المسافات الجديدة بناءً على ألوانها الفريدة والتحليل الشامل لفريق البحث. قال كو: 'تتطابق صور المجرات الثلاث العدسة جيدًا إلى حد ما وهي في مواضع تتوقعها لمجرة على تلك المسافة البعيدة عندما تنظر إلى التنبؤات من أفضل نماذج العدسات الخاصة بنا لهذه المجموعة'.
البطل الجديد للمسافات هو المجرة البعيدة الثانية التي تم الكشف عنها في مسح CLASH ، وهو إحصاء متعدد الأطوال الموجية لـ 25 مجموعة مجرية ضخمة مع ACS و WFC3 من Hubble. في وقت سابق من هذا العام ، أعلن فريق CLASH عن اكتشاف مجرة كانت موجودة عندما كان عمر الكون 490 مليون سنة ، أي بعد 70 مليون سنة من المجرة الجديدة التي حطمت الرقم القياسي. حتى الآن ، أكمل المسح ملاحظات 20 من 25 مجموعة.
يأمل الفريق في استخدام هابل للبحث عن المزيد من المجرات القزمة في هذه العصور المبكرة. إذا كانت هذه المجرات الصغيرة عديدة ، فمن الممكن أن توفر الطاقة لحرق ضباب الهيدروجين الذي غطى الكون ، وهي عملية تسمى إعادة التأين. جعلت إعادة التأين الكون في النهاية شفافًا للضوء.
