على بعد 12.7 مليار سنة ضوئية.. علماء الفلك يكتشفون مجرة نجمية شديدة الانفجار

رصد فريق دولي من علماء الفلك واحدة من أعلى معدلات تكوين النجوم التي شوهدت من قبل، في مجرة SPT0346-52 ذات عدسة جاذبية تبعد 12.7 مليار سنة ضوئية عن الأرض.

وباستخدام تلسكوب "ألما" (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array)، وهو تلسكوب حديث يقع في صحراء أتاكاما في جبال الأنديز شمال تشيلي، تمكن العلماء من مراقبة مرحلة حرجة من تطور المجرات، بعد نحو مليار سنة من الانفجار العظيم.

ويمكن أن تكون البيانات التي تم جمعها ضرورية في تحسين معرفتنا حول مجرة SPT0346-52 (والتي يشار إليها أيضا باسم SPT-S J034640-5204.9)، وأنظمة تكوين النجوم الأخرى المماثلة.

ويشار إلى أن الوسط النجمي (ISM) هو المادة والإشعاع الموجودان في الفضاء بين الأنظمة النجمية في المجرة. ومع ذلك، يصعب دراسة الوسط النجمي في المجرات البعيدة بشكل مباشر بسبب التعتيم الكوني وقيود الدقة الزاوية.

لذلك استخدمت مجموعة من العلماء، بقيادة كاترينا سي ليتكي من مرصد ستيوارد في توكسون  بأريزونا، تلسكوب "ألما" (ALMA) للتحقيق في الوسط النجمي في المجرة ذات الانزياح الأحمر العالي SPT0346-52.

ويعد تلسكوب "ألما" أداة ممتازة لمثل هذه الملاحظات لأنها تتيح فرصا جديدة لاستكشاف الظروف الفيزيائية في المجرات المبكرة من خلال انبعاث الأشعة تحت الحمراء البعيدة في إطار الراحة.

واكتشفت مجرة SPT 0346-52 في عام 2010 من قبل الدكتور جواكين فييرا من جامعة إلينوي وزملاؤه باستخدام تلسكوب القطب الجنوبي التابع لمؤسسة العلوم الوطنية، وهي عبارة عن مجرة ​​تشكل نجوما مغبرة ذات عدسات جاذبية (DSFG) عند انزياح أحمر يبلغ 5.66 تقريبا. (الانزياح الأحمر هو ظاهرة زيادة طول الموجة الكهرومغناطيسية القادمة إلينا من أحد الأجرام السماوية نتيجة سرعة ابتعاده عنا).

ولها لمعان واضح في الأشعة تحت الحمراء البعيدة عند مستوى 110 تريليون لمعان شمسي، ومعدل تكوين نجمي جوهري يبلغ نحو 4200 كتلة شمسية / سنة / kpc2، ما يجعلها أكثر مجرة ​​تشكل النجوم بشكل مكثف اكتشفها تلسكوب القطب الجنوبي الدراسة الاستقصائية.

تمت ملاحظة المجرة بعد ذلك باستخدام مراصد الفضاء هابل وسبيتزر وإيسا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ومصفوفة "ألما" والتلسكوب الكبير جدا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية.

وأثارت مجرة SPT0346-52 اهتمام الدكتور فييرا والمؤلفين المشاركين عندما كشفت بيانات "ألما" عن انبعاث الأشعة تحت الحمراء شديد السطوع من هذه المجرة. وهذا يشير إلى أن المجرة تشهد انفجارا هائلا في ولادة النجوم.

ومع ذلك، هناك تفسير آخر محتمل لانبعاثات الأشعة تحت الحمراء الزائدة وهو وجود ثقب أسود هائل سريع النمو في مركز المجرة.

وفي هذا السيناريو، سيصبح الغاز المتساقط نحو الثقب الأسود أكثر سخونة وإشراقا، ما يتسبب في توهج الغبار والغاز المحيطين في ضوء الأشعة تحت الحمراء.

وللتمييز بين هذين الاحتمالين، استخدم الفلكيون تلسكوبات شاندرا وATCA. ولم يتم الكشف عن الأشعة السينية أو الموجات الراديوية، لذلك تمكنوا من استبعاد وجود ثقب أسود متزايد يولد معظم ضوء الأشعة تحت الحمراء الساطع.

وقال عضو الفريق جينجاي ما، طالب الدراسات العليا في جامعة فلوريدا والمؤلف الأول للدراسة التي نُشرت في مجلة الفيزياء الفلكية arXiv.org preprint: "هذا يمنحنا معلومات حول كيفية تطور المجرات والنجوم بداخلها خلال بعض الأوقات المبكرة في الكون".

وفي SPT0346-52، تتشكل النجوم بمعدل 4500 ضعف كتلة الشمس كل عام، وهو أحد أعلى المعدلات التي شوهدت في المجرة. وهذا على عكس مجرة ​​مثل مجرتنا درب التبانة التي تشكل فقط كتلة شمسية واحدة من النجوم الجديدة كل عام.

وأوضح عضو الفريق البروفيسور أنتوني جونزاليس، من جامعة فلوريدا: "يطلق علماء الفلك على المجرات التي تحتوي على الكثير من مجرات الانفجار النجمي. ولا يبدو أن هذا المصطلح يحقق العدالة المجرية، لذلك نحن نسميها مجرة شديدة الانفجار النجمي".

ويشير المعدل العالي لتكوين النجوم إلى أن خزانا كبيرا من الغاز البارد في SPT 0346-52 يتم تحويله إلى نجوم ذات كفاءة عالية بشكل غير عادي.