كاميرا الطاقة المظلمة تكشف أسرار أحياء الكوازار في الكون المبكر

دراسة حديثة باستخدام المتقدمة كاميرا الطاقة المظلمة (DECam) قدمت رؤى عميقة حول طبيعة بيئات النجوم الزائفة في بداية الكون. من خلال تطوير قدرات المراقبة الشاملة تلسكوب فيكتور إم بلانكو بطول 4 أمتار أكد الباحثون في مرصد سيرو تولولو للبلدان الأمريكية في تشيلي أن النجوم الزائفة هي من بين ألمع الأجسام في الكون وتحيط بها مجموعات كثيفة من المجرات الصغيرة. ومن المثير للدهشة أن الدراسة تكشف عن نقص ملحوظ في المجرات في المنطقة المجاورة مباشرة لهذه النجوم الزائفة، مما يؤدي إلى إعادة تقييم دورها في قمع تشكل النجوم.

أحياء الكوازار: كثيفة ولكنها معزولة بشكل غير متوقع

الكوازارات ومن المعروف أن يقودها الثقوب السوداء الهائلة وتنتج كميات هائلة من الغاز، مما يجعلها أكثر الأجسام سطوعًا في الكون. هذه الثقوب السوداء ضخمة جدًا لدرجة أنها لا يمكن أن تتشكل إلا في المناطق التي يتوافر فيها الغاز بكثرة، ولهذا السبب، يعتقد العلماء منذ فترة طويلة أن الكوازارات كانت موجودة في المناطق الأكثر كثافة في الكون المبكر. ومع ذلك، على الرغم من وجودها المتوقع في المجرات ذات الكثافة السكانية العالية، الملاحظات السابقة لبيئات الكوازار لقد أسفرت عن نتائج مختلطة. أشارت بعض الدراسات إلى وجود مناطق كثيفة من المجرات المصاحبة حول النجوم الزائفة، بينما وجدت دراسات أخرى بيئة متناثرة. لقد حير التناقض في هذه النتائج علماء الفلك لسنوات.

في هذه الدراسة الحديثة بقيادة تريستان لامبرتعاد الباحثون أكبر مجال رؤية لـ DECam ومرشحات خاصة لحل اللغز. من خلال التركيز على الكوازار فيك J2348-3054وهي تقع في منطقة نائية راسخة مصفوفة أتاكاما المليمترية/تحت المليمترية الكبيرة (ALMA)وتمكن الفريق من رسم خريطة لبيئة الكوازار على مساحة واسعة غير مسبوقة من السماء. وفقًا لامبرت، استفادت الدراسة من “عاصفة كاملة” من الظروف: “كان لدينا كوازار بمسافة معروفة، و DECam قدمت بلانكو أكبر مجال رؤية وفلترًا مثاليًا نحتاجه في التلسكوب. هذا سمح للفريق بمعرفة ذلك 38 مجرة ​​رفيقة تنتشر على مسافة 60 مليون سنة ضوئية من الكوازارات، كما هو متوقع، مما يؤكد أن هذه الكوازارات تتواجد في مناطق ذات كثافة سكانية عالية في الفضاء.

لكن المفاجأة الحقيقية جاءت عندما قام الفريق بفحص المنطقة القريبة من الكوازار. 15 مليون سنة ضوئيةووجدت لا توجد المجرات. يشير هذا الفراغ حول الكوازار إلى أن الإشعاع المكثف المنبعث من الكوازار يمنع تكوين نجوم جديدة في المجرات القريبة، وهي ظاهرة لم يتم ملاحظتها على وجه اليقين من قبل. وأوضح لامبرت أن “بعض النجوم الزائفة ليست مجاورة هادئة”، مضيفًا أن الإشعاع قد يكون قويًا جدًا لدرجة أنه “يسخن الغاز في المجرات القريبة، مما يمنع هذا الانهيار” وبالتالي قمع تكوين النجوم تمامًا.

حي كوازار حل اللغز

تسلط الدراسة الضوء على الارتباك طويل الأمد حول بيئات النجوم الزائفة، وتشرح لماذا أدت الأبحاث السابقة إلى نتائج متضاربة. دراسات المناطق الصغيرة السابقة قد يتم تضليل محيط الكوازار بالفراغ الخادع للمناطق المحيطة بالكوازار. وبدون رؤية واسعة بما فيه الكفاية، ربما غابت الملاحظات السابقة عن مجموعات أكبر من المجرات المصاحبة، مما يعطي صورة غير كاملة أو متناقضة لبيئات النجوم الزائفة. ووفقا للامبرت، فإن نجاح هذه الدراسة يرجع إلى حد كبير إلى رؤية واسعة جدًا لـ DECamوهذا أمر مهم للعثور على مجرات مصاحبة أكثر بعدًا: “عليك حقًا الانفتاح على مساحة أكبر”، مضيفًا أن هذا العرض التفصيلي سمح بإجراء تحليل أكثر شمولاً لأحياء الكوازارات من ذي قبل.

من خلال رسم خرائط للمنطقة تصل إلى 60 مليون سنة ضوئية ومن الكوازار، تمكن فريق البحث من تقديم نظرة عامة أكثر تفصيلاً. ووجدوا أنه على الرغم من أن النجوم الزائفة محاطة بالفعل بكثافة كبيرة من المجرات المصاحبة، إلا أن هناك فجوة كبيرة تحيط مباشرة بالكوازار. إن عدم وجود المجرات في هذه المنطقة يقدم تفسيرا معقولا لماذا أسفرت الدراسات السابقة عن نتائج متضاربة. دراسات على نطاق صغيرقد يكون الافتقار إلى مجال الرؤية الواسع الذي توفره كاميرا DECam قد ركز فقط على المناطق القريبة الفارغة حول النجوم الزائفة، وبالتالي فقد فقد مجموعات أكبر وأبعد من المجرات.

يوفر هذا الاكتشاف غير المتوقع أيضًا فهمًا جديدًا لديناميكيات ردود فعل الكوازار، حيث يمكن للإشعاع المكثف الصادر عن الكوازار أن يعطل العملية. تشكيل النجوم في المجرات القريبة. قد يفسر هذا الاضطراب سبب كون المجرات القريبة من النجوم الزائفة غير مرئية أو غائبة. وكما أشار لامبرت، فإن «النجوم في المجرات تتشكل من غاز بارد جدًا بحيث لا ينهار تحت تأثير جاذبيته. الكوازارات المضيئة ساطعة بدرجة كافية لإضاءة هذا الغاز الموجود في المجرات القريبة وتسخينه، مما يمنع هذا الانهيار. يسلط هذا الاكتشاف الضوء على أن النجوم الزائفة قد تلعب دورًا مهمًا في تنظيم تكوين النجوم في محيطها ويمكن أن تحدث ثورة في فهمنا لتكوين مجموعات المجرات في الكون المبكر.

الآثار المستقبلية لأبحاث تشكيل الكوازار والمجرات

وبالنظر إلى المستقبل، يخطط فريق البحث لمواصلة التحقيق في العلاقة بين النجوم الزائفة والمجرات المحيطة بها. هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لتأكيد ما إذا كان الإشعاع الصادر عن النجوم الزائفة يمنع بالفعل تكوين النجوم في المجرات القريبة. يقوم فريق لامبرت بالتحضير الإضافي بالفعل الملاحظات الطيفية لجمع المزيد من البيانات حول القمع المحتمل لتكوين النجوم وتوسيع حجم العينة من خلال دراسة أشباه النجوم الأخرى في بيئات مماثلة. ستكون دراسات المتابعة هذه مهمة في تحديد ما إذا كانت هذه الظاهرة فريدة لعدد قليل من النجوم الزائفة أم أنها تمثل نمطًا أوسع في جميع أنحاء الكون المبكر.

وفي المستقبل، سيتم تطوير محطات مراقبة أكثر تقدمًا مثل هذه مرصد NSF-DOE Vera C. Rubin ومن المتوقع أن يحدث ثورة في فهمنا للكوازارات وبيئاتها. وسيوفر المرصد أدوات أكثر قوة لدراسة الكون المبكر، وسيساعد علماء الفلك على رسم خريطة لبيئات النجوم الزائفة بدقة أكبر. وقال: “نتوقع زيادة هائلة في الإنتاجية مع مرصد NSF-DOE Vera C. Rubin القادم”. كريس ديفيسعند مدير المشروع NSF NOIRLabتسليط الضوء على الجهد التعاوني بين المؤسسة الوطنية للعلوم ووزارة الطاقة الذي جعل هذه الدراسة ممكنة.

يمثل البحث تقدمًا كبيرًا في فهمنا لكيفية تفاعل النجوم الزائفة مع بيئتها. تعبير قدرات DECam الميدانية الواسعة وقد فتحت قياسات المسافة الدقيقة التي قدمتها ALMA إمكانيات جديدة لدراسة الكون المبكر. ومن خلال الكشف عن الكثافة السكانية للمجرات المحيطة بالكوازارات والفراغات غير المتوقعة القريبة منها، توفر الدراسة نظرة أكثر دقة لمراحل تكوين الكون. ومع تحسين الملاحظات المستقبلية لهذه النتائج، قد نكتسب قريبًا فهمًا أوضح لكيفية ذلك الثقوب السوداء الهائلةتطورت الكوازارات والمجرات معًا في بداية الكون، وشكلت الكون الذي نراه اليوم.