كان من المفترض أن يكون الكون المبكر غارقًا في المجرات النشطة، لكن تلسكوب جيمس ويب الفضائي لم يجدها

الكوازارات هي أبعد الأجسام التي يمكننا رؤيتها منذ عقود. نحن نعلم الآن أنها ثقوب سوداء نشطة وقوية. نوى المجرة النشطة بعيدة جدًا لدرجة أنها تشبه نقاط الضوء الشبيهة بالنجوم. ويخبرنا أن الثقوب السوداء الهائلة في الكون المبكر ربما كانت وحوشًا قوية تقود تطور مجراتها. كنا نعتقد أن معظم الثقوب السوداء فائقة الكتلة مرت بهذه المرحلة النشطة، لكن دراسة جديدة تشير إلى أن معظم الثقوب السوداء فائقة الكتلة لا تمر بهذه المرحلة.

تحتوي معظم المجرات على ثقب أسود هائل. لديهم الملايين أو المليارات من الكتل الشمسية. يمكنها دفع نفاثات ضخمة من الغاز المتأين خارج المجرة بسرعة الضوء، وتمزيق النجوم لتكوين مجرة ​​من الغاز والغبار، وتجريد المجرات من الغبار لتشكيل نجم فينو. مثل الثقب الأسود المركزي في درب التبانة، يمكن أن تظل صامتة لمليارات السنين، مختبئة في الانتفاخ المركزي للمجرة. لكن كتلة هذه الثقوب السوداء تشير إلى أنها نمت بسرعة في شبابها، مما يشير إلى فترة من النشاط المكثف مماثلة لتلك التي تحدث في الكوازارات البعيدة.

وتبحث الدراسة الجديدة في فترة من التاريخ الكوني تعرف باسم الظهر الكوني. ويشير هذا إلى أن عمر الكون يبلغ حوالي 3 – 6 مليارات سنة، وهو العمر الذي بلغ فيه إنتاج النجوم في الكون ذروته. وهذا أيضًا هو الوقت الذي نتوقع فيه أن تكون الثقوب السوداء الأكثر ضخامة نشطة، حيث يمكن أن يؤدي اختلاط الغاز والغبار إلى تكوين النجوم. وباستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، جمع الفريق بيانات من منطقة في السماء تعرف باسم شريط النمو الممتد (ESG).

ESG عبارة عن رقعة صغيرة قاحلة من السماء بين كوكبتي Ursa Major وBoots. تمت ملاحظتها على نطاق واسع بواسطة تلسكوب هابل الفضائي، الذي اكتشف أكثر من 50000 مجرة ​​في عامي 2004 و2005. في عام 2011، رصد تلسكوب سبيتزر الفضائي المنطقة بأطوال موجية للأشعة تحت الحمراء كجزء من المسح الدولي لقطاع النمو الممتد لجميع الأطوال الموجية (AEGIS). رأى سبيتزر وهج العديد من الثقوب السوداء النشطة، ولكن ليس بالعدد المتوقع. وهذا ليس بالأمر غير المتوقع، لأن سبيتزر ليس حساسًا بدرجة كافية لاكتشاف النوى المجرية النشطة الصغيرة أو تلك المغطاة بعمق بالغبار.

وكان من المتوقع أن يكون هذا الاستطلاع الجديد الذي أجراه تلسكوب جيمس ويب الفضائي أعلى من ذلك، لكنه لم يكن كذلك. اكتشف برنامج الإصدار العلمي المبكر للتطور الكوني (CEERS) نفس العدد من الثقوب السوداء النشطة كما كان من قبل. يمكننا خصم النتائج من خلال دقة وحساسية JWST العالية.

ما اكتشفه الفريق هو أن الثقوب السوداء النشطة نادرة خلال الظهيرة الكونية، مما يعني أن معظم الثقوب السوداء بين النجوم تنمو بمعدل أبطأ. ووجد الفريق أيضًا أن المجرات الصغيرة لا تحتوي على كميات كبيرة من الغبار. العديد من المجرات المرصودة تشبه درب التبانة. مجرات حلزونية ذات غبار محصور وثقب أسود مركزي للغاية. يشير هذا إلى أنه من غير المرجح أن تكون مجرتنا قد مرت بفترة AGN.

تجدر الإشارة إلى أن هذه النتيجة الأولية تركز فقط على حوالي 400 مجرة. ويخطط الفريق لإكمال مسح أكبر لـ 5000 مجرة ​​​​في العام المقبل.

ملحوظة: كيركباتريك، أليسون، وآخرون. “الورقة الرئيسية لـ CEERS VII: JWST/MIRI Spitzer تكشف عن تعداد خافت للمجرات في الظهيرة الكونية غير المرئية“. طبعة arXiv المسبقة أرخايف:2308.09750 (2023).