في رحلة مثيرة عبر الزمن الكوني، استخدم علماء الفلك مصفوفة أتاكاما المليمتري/تحت المليمتري العملاقة (ALMA) كآلة زمنية للنظر إلى الوراء إلى مليار سنة بعد الانفجار العظيم. من خلال هذا، تم الكشف عن هياكل مخفية داخل أولى المجرات في الكون، مما يمكننا من فهم كيفية تشكل الكون الحديث، بما في ذلك مجرتنا، درب التبانة.
مسح CRISTAL: نظرة عميقة إلى الماضي الكوني
تم جمع البيانات كجزء من مسح CRISTAL (الذي يعني [CII] Resolved ISM in STar-forming galaxies with ALMA)، الذي ركز على 39 مجرة نموذجية تشكل النجوم في بدايات الكون البالغ عمره 13.8 مليار سنة. حصلت ALMA على مساعدة بالأشعة تحت الحمراء من تلسكوب جيمس ويب الفضائي وهبل. تم اختيار المجرات المستهدفة لتمثيل السكان الرئيسيين للمجرات بعد الانفجار العظيم بفترة وجيزة.
بفضل حساسية ودقة ALMA الفريدة، يمكننا الآن تفكيك الهيكل الداخلي لهذه المجرات المبكرة بطرق لم تكن ممكنة من قبل. يعرض لنا CRISTAL كيف تشكلت الأقراص المجرية الأولى، وكيف ظهرت النجوم في كتل ضخمة، وكيف شكل الغاز المجرات التي نراها اليوم.
تفاصيل الكشف عن البنى القديمة
كانت نتائج CRISTAL ممكنة بفضل حساسية ALMA، التي تتألف من 66 هوائيًا لاسلكيًا في منطقة صحراء أتاكاما بشمال تشيلي، لانبعاث محدد من ذرات الكربون المتأينة في الغاز البينجمي البارد. يُعرف هذا بانبعاث خط [CII]، ويعمل كمتتبع للغاز البارد والغبار.
تمكن فريق CRISTAL من إنشاء خريطة معقدة ومفصلة للغاز البينجمي، المادة الضبابية بين النجوم، في المجرات. كشفت هذه الخريطة الكونية عن ولادة النجوم في كتل ضخمة، تمتد كل منها لعدة آلاف من السنين الضوئية. بالإضافة إلى ذلك، في العديد من مجرات CRISTAL، تم ملاحظة انبعاث [CII] يمتد إلى ما وراء مجموعة النجوم لتلك المجرات.
أهمية الغاز البارد في تشكيل النجوم
يشير ذلك إلى وجود المزيد من الغاز البارد الذي يمكن أن يشكل مزيدًا من النجوم أو يمكن أن يتم دفعه خارج هذه المجرات بواسطة الرياح النجمية القوية للنجوم الرضيعة. هذا الأمر يلمح إلى كيفية تجمع وتطور مناطق تشكيل النجوم.
بعض المجرات التي رصدها CRISTAL بدت وكأنها تدور، مما يشير إلى كيفية تحولها في النهاية إلى هياكل قرصية الشكل. يُعتقد أن هذه المجرات ذات الشكل القرصي هي أسلاف المجرات الحلزونية مثل درب التبانة.
جواهر مجرات CRISTAL
من بين الـ 39 مجرة التي درستها CRISTAL، هناك مجرتان تبرزان بشكل خاص. المجرة الأولى، CRISTAL-13، مغطاة بسحب ضخمة من الغبار التي تحجب الضوء المرئي من نجومها الرضيعة. تمتص هذه السحب الضوء وتعيد إصداره في أطوال موجية يمكن لـ ALMA اكتشافها، مما يسمح برؤية هياكل قد تكون مخفية عن التلسكوبات التي تراقب CRISTAL-13 بالضوء المرئي أو حتى بالأشعة تحت الحمراء.
المجرة الثانية، CRISTAL-10، تميزت بكونها غامضة بشكل أكبر. تحتوي هذه المجرة القديمة على كربون متأين يبدو باهتًا بشكل غير عادي مقارنة بمدى سطوع المجرة في الأشعة تحت الحمراء. هذه الظاهرة عادة ما تُرى فقط في المجرات التي تكون محجوبة بشكل كبير، مثل المجرة المحلية Arp 220. يشير هذا إلى وجود ظروف فيزيائية متطرفة تعمل داخل وسيطها البينجمي.
الخاتمة
لقد فتح مسح CRISTAL نافذة جديدة على التاريخ الكوني من خلال دراسة الوسيط البينجمي الذي يمكن مقارنته مع النجوم والمحتوى الغباري للمجرات. هذا الإنجاز يمهد الطريق للمسوح المستقبلية التي قد تكشف في النهاية كيف تحولت المجرات القديمة العنيفة والفوضوية إلى المجرات الحديثة المنظمة بشكل جيد مثل مجرتنا. يوفر CRISTAL البيانات متعددة الأطوال الموجية التي تسمح لنا باختبار وصقل نظرياتنا حول تطور المجرات، مما يعد خطوة كبيرة نحو فهم كيفية تشكل المجرات مثل درب التبانة.
