العثور على جزيئات معقدة في المجرة القديمة بالقرب من فجر الزمن: تنبيه علمي

حقق تلسكوب جيمس ويب الفضائي اكتشافًا مفاجئًا في مجرة ​​معلقة في الكون المبكر بعد أقل من 1.5 مليار سنة من الانفجار العظيم.

من الضوء الذي سافر أكثر من 12 مليار سنة من مجرة ​​تسمى SPT0418-47 ، استخرج علماء الفلك الإشارة الطيفية للجزيئات المعقدة – الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات (PAHs) – التي تشكل بعض حبيبات الغبار في السحب. تمتص النجوم الضوء وتعيد إرساله بأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.

يشير هذا الغبار إلى معدل عالٍ لتكوين النجوم ، وهو أمر غير متوقع لمجرة تنتمي إلى هذه الحقبة الكونية المبكرة. قال جوستين سبيلكر ، عالم الفلك في جامعة تكساس إيه آند إم ، إن هذا يوضح أن الغبار ليس موزعًا بشكل موحد ، وأن تكوين النجوم يمكن تعيينه في مواقع مختلفة داخل المجرة.

إن القدرة على مراقبة مثل هذه المجرة البعيدة بمثل هذه التفاصيل أمر خطير للغاية بصراحة.

“نقدم هنا ملاحظات تلسكوب جيمس ويب الفضائي التي تكشف عن ميزة PAH بقدرة 3.3 ميكرومتر في مجرة ​​بعد أقل من 1.5 مليار سنة من الانفجار العظيم. يشير العرض المكافئ العالي لميزة PAH إلى تكوين النجوم بدلاً من تراكم الثقب الأسود. وقال الباحثون ان الأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق تهيمن ” اكتب.

“توضح ملاحظاتنا أن الاختلافات في الانبعاثات من جزيئات الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات وحبيبات الغبار الكبيرة هي نتيجة معقدة لعمليات محلية داخل المجرات المبكرة.”

الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات قد يبدو صوتًا مرتفعًا ، لكنهم ليسوا جميعًا نادرًا. هنا على الأرض ، فهي شائعة مثل الشحم. لأنها ساخنة. إنها فئة من المركبات العضوية التي تحتوي على حلقة من ذرات الكربون يمكن أن تتشكل أثناء ضغط وتسخين المادة العضوية. يحتوي الفحم على الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ؛ الدخان والأبخرة والنفط الخام إلخ.

وقد يكون منشأ الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات غير بيولوجي ؛ بقدر ما نعلم ، فإن معظم الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في الكون غير بيولوجية. وهناك الكثير منهم هناك.

التحليل السابق حوالي 15 بالمائة من الكربون بين النجوم في مجرات مثل مجرتنا مرتبط بالهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات. معظمها تطفو بين النجوم على شكل غبار وتعتبر عادلة إلى حد ما. متتبع موثوق لتكوين النجوم.

لقد وجدنا الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات في المجرات الأخرىلكن العثور عليها في أبعد المجرات صعبة للغاية. تمتص هذه الجزيئات الضوء وتعيد إرساله بأطوال موجات الأشعة تحت الحمراء ، وكانت تلسكوبات الأشعة تحت الحمراء السابقة ذات حساسية وتغطية محدودة للغاية. ومع ذلك ، لدينا الآن JWST ، أقوى تلسكوب فضائي تم بناؤه على الإطلاق ، قوي في أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء.

لكنها لا تكفي وحدها. كان على JWST أن يقوم بملاحظة مفصلة لمزاج غريب في الفيزياء: عدسة الجاذبية. إنه الانحناء الثقالي للزمكان الذي يحدث حول الأجسام الضخمة في الكون. تخيل كرة بولينج موضوعة على الترامبولين: نسيج الترامبولين يتشوه ويمتد استجابة للكتلة.

الزمكان حول الأجسام الضخمة مثل المجرات والعناقيد النجمية يفعل شيئًا مشابهًا ، لكن بمكافأة. نظرًا لأن الزمكان مشوه وممتد ، فإن أي ضوء يمر عبره يتم تشويهه وتضخيمه ومضاعفته في بعض الأحيان. هذا يعني أنه يمكن استخدام هذه العدسات بشكل فعال كنوع من العدسات المكبرة الكونية ، مما يضيف الكثير من الجاذبية إلى قوة التلسكوبات لدينا.

بيننا وبين SPT0418-47 مجرة ​​أخرى ، تبعد حوالي 3 مليارات سنة ضوئية ، مما يوفر هذا الجاذبية العدسية. هذا يعني أنه عندما يتم ملاحظة JWST كجزء من المجرة القوالب في مشروع علمي أولي للنشر ، تمكن سبيلكر وزملاؤه من الحصول على تفاصيل كافية لاستنباط البصمة الطيفية للضوء المنبعث من الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات عند طول موجة متوسطة تحت الحمراء تبلغ 3.3 ميكرومتر.

هذا هو الاكتشاف الأبعد للجزيئات العطرية المعقدة ، وعلى الرغم من وجود العديد من الأشياء التي ما زلنا لا نعرفها – سبب التوزيع غير المتكافئ للهيدروكربونات العطرية عبر المجرة – إلا أنه يبشر بالخير لدراسات التطور المستقبلية. المجرات في الكون المبكر.

نشرت في الأطروحة طبيعة.