يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي - عالم الفيزياء - عن وجود الكثير من الأكسجين في الكون المبكر

باستخدام مقياس الطيف المتطور الموجود على تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، وجد علماء الفلك دليلاً على أن الأكسجين بين النجوم كان أكثر وفرة بكثير في العديد من المجرات القديمة مما كان يعتقد سابقًا. بقيادة كيميهيكو ناكاجيما في المرصد الفلكي الوطني في اليابان، يأمل الفريق أن تؤدي ملاحظاتهم إلى تحسين فهمنا للكون المبكر.

لقد خلق الانفجار الكبير كونًا مبكرًا كان يتكون من الهيدروجين والهيليوم، مع كمية صغيرة من الليثيوم، وقد تجمعت هذه المادة لتشكل النجوم والمجرات الأولى. ثم تم إنشاء عناصر أثقل مثل الأكسجين عن طريق الاندماج النووي في قلب هذه النجوم. عندما انفجرت النجوم على شكل مستعرات عظمى، انتشرت العناصر الثقيلة عبر المجرات بأكملها، مما أدى إلى تغيير التركيب الكيميائي للكون إلى الأبد.

"معدنية الطور الغازي" هي معلمة رصدية تصف وفرة هذه العناصر الأثقل في المجرات (يستخدم علماء الفلك مصطلح المعدن لجميع العناصر الأثقل من الهيليوم). وقيمتها حاسمة لفهم التاريخ التطوري للمجرة، وكذلك التنبؤ بالوقت الذي قد تبدأ فيه الجزيئات المعقدة - اللبنات الأساسية المحتملة للحياة - في الظهور.

مقياس موثوق

المقياس الموثوق لمعدنية الطور الغازي للمجرة هو وفرة الأكسجين المتأين في الوسط البينجمي. ويمكن تحديد هذه الوفرة من خلال مراقبة الضوء المميز المنبعث من الأكسجين. ومع ذلك، فإن هذا النهج له حدوده عند مراقبة الكون المبكر جدًا.

يشرح ناكاجيما: "لقد كشفت الملاحظات السابقة بالفعل عن وجود كمية وفيرة من الأكسجين في المجرات بعد حوالي ملياري سنة من الانفجار الكبير". "ومع ذلك، فإن الضوء الصادر من المجرات التي كانت موجودة في وقت أبعد يتأثر بشكل كبير بتوسع الكون، مما يؤدي إلى تحوله إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء القريب."

الآن، لاحظ ناكاجيما وزملاؤه هذا الضوء المنزاح نحو الأحمر باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي بالقرب من مطياف الأشعة تحت الحمراء (NIRSpec) - وقد سمح لهم ذلك بتحقيق تقدم كبير في قياس معادن الطور الغازي للمجرات القديمة.

ملاحظات اختراق

يقول ناكاجيما بحماس: "لقد حددنا 138 مجرة ​​قديمة كانت موجودة منذ أكثر من 12 مليار سنة، وقمنا بتحديد وفرة الأكسجين فيها، وهو مستوى من التحليل شبه مستحيل قبل إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي". "لقد قمنا بتطوير وتطبيق تقنيات التحليل المتقدمة بدقة على بيانات NIRSpec، وإجراء التحليلات على نطاق أكبر بعدة مرات من الدراسات السابقة."

يقوم مطياف JWST بتكرير الانزياح الأحمر للمجرات البعيدة

تكشف النتائج التي توصلوا إليها أنه في جميع المجرات القديمة التي رصدتها NIRSpec، باستثناء عدد قليل منها، كان تكوين الوسط بين النجوم مألوفًا بشكل ملحوظ. يقول ناكاجيما: "كانت لدى معظم المجرات وفرة من الأكسجين مماثلة للمجرات الحديثة". ومع ذلك، فإن ستة من أقدم المجرات التي كانت موجودة عندما كان عمر الكون 500-700 مليون سنة فقط كانت تحتوي على كمية أقل بكثير من الأكسجين مقارنة بالمجرات الحديثة.

وبهذا الاكتشاف، تمكن الفريق من تحديد الوقت الذي بدأ فيه التركيب العنصري للكون بالتغير بدقة أكبر. يقول ناكاجيما: "تظهر النتائج زيادة سريعة ومثيرة في وفرة الأكسجين في المجرات خلال أول 500 إلى 700 مليون سنة بعد ولادة الكون". "قد تشير هذه النتيجة إلى أنه مع توفر المكونات الضرورية مثل الأكسجين بسهولة في الكون المبكر، ربما ظهرت الحياة في وقت أقرب مما كان يعتقد سابقًا."

ويتكهن الفريق بأن هذا التغيير المفاجئ قد يكون ناجما عن الاختلافات في طبيعة تكوين النجوم في الكون المبكر، وكذلك المواد المتدفقة داخل وخارج المجرات. ومن خلال المزيد من الملاحظات باستخدام NIRSpec، جنبًا إلى جنب مع الحسابات الإحصائية الأكثر تعمقًا، سيهدفون الآن إلى بناء نظرية أكثر قوة في عملهم المستقبلي.

تم وصف الملاحظات في سلسلة ملحق مجلة الفيزياء الفلكية.

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://physicsworld.com/a/lots-of-oxygen-existed-in-the-early-universe-jwst-reveals/