الفلك

هل أبعد الأجسام المعروفة في الكون تبعد أكثر من 14 مليار سنة ضوئية؟

هل أبعد الأجسام المعروفة في الكون تبعد أكثر من 14 مليار سنة ضوئية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

عندما أسمع عن أبعد الأجسام في الكون ، مثل المجرة المكتشفة مؤخرًا GN-z11 ، فإن مسافاتها عادة ما تكون أقل بقليل من 14 مليار سنة ضوئية ...

لكن ، يبلغ نصف قطر الكون المرئي 46.5 مليار سنة ضوئية ... إذن ...

هل المسافة التي تبلغ 13.4 مليار سنة ضوئية أو نحو ذلك لـ GN-z11 عامل توسع الكون نفسه؟ ما يسمى "مسافة التحرك المشترك"؟ أم أنها في الواقع تبعد حوالي 13.4 مليار سنة ضوئية؟


وفقًا لـ Wikipedia ، يحتوي GN-z11 على انزياح أحمر يبلغ 11.09 ، والذي يتوافق ، وفقًا لحاسبة علم الكونيات الخاصة بنيد رايت ، مع وقت سفر خفيف يبلغ حوالي 13 مليار سنة ومسافة شعاعية قادمة تبلغ حوالي 32 مليار سنة ضوئية.

المسافة الشعاعية القادمة هي مقياس المسافة التي يبلغ قطر الكون المرئي بالنسبة لها حوالي 46 مليار سنة ضوئية ، لذلك هذا هو ما تريده في هذا السياق.

كثير من الناس لا يفهمون الآثار المترتبة على التوسع الكوني ويعتقدون أنه إذا كان وقت السفر الخفيف 13 مليار سنة ، فإن المسافة إلى المجرة يجب أن تكون (أو يجب أن تكون) 13 مليار سنة ضوئية. إنهم على يقين من ذلك لدرجة أنهم سيبلغون عن تلك المسافة على أنها حقيقة ، دون الكشف عن أنهم حسبوها بأنفسهم. نتيجة لذلك ، لا يمكن الوثوق عمومًا بالمسافات في المقالات الشائعة. يمكنك الوثوق في التحول إلى الأحمر إذا تم الإبلاغ عنه ، وربما يمكنك الوثوق في الأوقات (إما وقت السفر الخفيف أو الوقت منذ الانفجار الكبير).


تستضيف كل مجرة ​​تقريبًا وحشًا في مركزها - ثقب أسود هائل يبلغ حجمه ملايين إلى مليارات أضعاف حجم الشمس. بينما لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عن هذه الأجسام ، يعتقد العديد من العلماء أنها ضرورية لتكوين المجرات وبنيتها. علاوة على ذلك ، فإن بعض هذه الثقوب السوداء نشطة بشكل خاص ، حيث تعمل على تحفيز النجوم والغبار والغاز في أقراص تراكم متوهجة تنبعث منها إشعاعات قوية في الكون لأنها تستهلك المادة من حولها. هذه الكوازارات هي بعض من أبعد الأشياء التي يمكن لعلماء الفلك رؤيتها ، وهناك الآن رقم قياسي جديد لأبعد نقطة تمت ملاحظتها على الإطلاق.

أعلن فريق من العلماء ، بقيادة الباحث السابق في جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا ما بعد الدكتوراة فيجي وانج ، بما في ذلك البروفيسور جو هناوي وباحث ما بعد الدكتوراه الحالي ريكاردو ناني ، عن اكتشاف J0313-1806 ، وهو أبعد نجم تم اكتشافه حتى الآن. نظرًا لأنه كان سيظهر منذ أكثر من 13 مليار عام ، فإن هذا الكوازار البعيد الذي تم تكوينه بالكامل هو أيضًا أقدم الكوازار المكتشف حتى الآن ، مما يوفر لعلماء الفلك نظرة ثاقبة حول تكوين المجرات الضخمة في الكون المبكر. تم إصدار نتائج الفريق في اجتماع يناير 2021 للجمعية الفلكية الأمريكية ونشرت في مجلة Astrophysical Journal Letters.

النجوم الزائفة هي أكثر الأشياء نشاطا في الكون. تحدث عندما يتم سحب الغاز في قرص التراكم شديد السخونة حول ثقب أسود فائق الكتلة إلى الداخل ، مما يؤدي إلى إطلاق الطاقة عبر الطيف الكهرومغناطيسي. هذا يطلق كميات هائلة من الإشعاع الكهرومغناطيسي ، مع أكثر الأمثلة الهائلة تتفوق بسهولة على مجرات بأكملها.

يقع Quasar J0313-1806 على بعد 13 مليار سنة ضوئية ، ووجد بعد 690 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. إنه مدعوم من أقدم ثقب أسود فائق الكتلة معروف ، والذي ، على الرغم من تشكيله المبكر ، لا يزال يزن أكثر من 1.6 مليار ضعف كتلة الشمس. في الواقع ، يضيء J0313-1806 مجرة ​​درب التبانة الحديثة بمعامل 1000.

قال المؤلف المشارك Xiaohui Fan ، أستاذ علم الفلك في جامعة أريزونا: "تعتبر الكوازارات الأكثر بعدًا حاسمة لفهم كيفية تشكل الثقوب السوداء المبكرة ولفهم إعادة التأين الكوني - المرحلة الانتقالية الرئيسية الأخيرة لكوننا".

إن وجود مثل هذا الثقب الأسود الضخم في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون يتحدى نظريات تشكل الثقب الأسود. بصفته المؤلف الرئيسي ، يشرح وانج ، وهو الآن زميل ناسا في هابل بجامعة أريزونا: الثقوب السوداء التي أنشأتها النجوم الأولى الضخمة لا يمكن أن تنمو بهذا الحجم في بضع مئات من ملايين السنين فقط. "

يظهر الكوازار على أنه أكثر بقليل من بقعة في بيانات الباحثين.

مصدر الصورة: FEIGE WANG وآخرون.

اكتشف الفريق لأول مرة J0313-1806 بعد تمشيط البيانات من مسوحات السماء الرقمية ذات المساحة الكبيرة. كان من العوامل الحاسمة في توصيف الكوازار الجديد الطيف عالي الجودة الذي تم الحصول عليه في مرصد WM Keck: "من خلال مراصد جامعة كاليفورنيا ، لدينا امتياز الوصول إلى تلسكوبات Keck على قمة Mauna Kea ، مما سمح لنا بالحصول على جودة عالية البيانات حول هذا الجسم بعد فترة وجيزة من التأكد من أنه كوازار في تلسكوبات أخرى.

بالإضافة إلى قياس وزن الثقب الأسود الوحشي ، كشفت ملاحظات مرصد كيك عن تدفق سريع بشكل استثنائي ينبعث من الكوازار في شكل رياح عالية السرعة تنتقل بنسبة 20٪ من سرعة الضوء. قال جيني يانغ ، من مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا: "إن الطاقة المنبعثة من مثل هذا التدفق الشديد السرعة للخارج كبيرة بما يكفي للتأثير على تشكل النجوم في مجرة ​​مضيفة الكوازار بأكملها".

تشهد المجرة المبكرة التي استضافت الكوازار موجة من تشكل النجوم ، مما ينتج نجومًا جديدة أسرع 200 مرة من مجرة ​​درب التبانة الحديثة. هذا النظام هو أقدم مثال معروف على الكوازار الذي ينحت نمو مجرته المضيفة. إن الجمع بين هذا التكوين النجمي المكثف والكوازار المضيء والتدفق الخارجي عالي السرعة يجعل J0313-1806 والمجرة المضيفة لها مختبرًا طبيعيًا واعدًا لفهم نمو الثقوب السوداء الهائلة والمجرات المضيفة في الكون المبكر.

واختتم وانغ قائلاً: "سيكون هذا هدفًا رائعًا للتحقيق في تكوين أقدم الثقوب السوداء الهائلة". "نأمل أيضًا في معرفة المزيد عن تأثير التدفقات الخارجية للكوازار على المجرة المضيفة - وكذلك لمعرفة كيفية تشكل المجرات الأكثر ضخامة في الكون المبكر."

يتطلب العثور على هذه النجوم الزائفة البعيدة عملاً شاقًا للغاية ، لأنها تشبه الإبر في كومة قش. ينقب علماء الفلك في الصور الرقمية لمليارات الأجرام السماوية من أجل العثور على الكوازارات المرشحة الواعدة. يبلغ معدل النجاح الحالي في العثور على هذه الكائنات حوالي 1٪. قال الحناوي: "عليك تقبيل الكثير من الضفادع قبل أن تجد أميرك".

يعمل الحناوي ووانغ وناني على تطوير أدوات التعلم الآلي لتحليل هذه البيانات الضخمة وجعل عملية العثور على النجوم الزائفة البعيدة أكثر كفاءة. وقال الحناوي: "في السنوات المقبلة ، سيمكننا القمر الصناعي إقليدس التابع لوكالة الفضاء الأوروبية وتلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا من العثور على ربما مائة كوازار على هذه المسافة أو أبعد". "باستخدام عينة إحصائية كبيرة من هذه الأجسام ، سنكون قادرين على إنشاء جدول زمني دقيق لعصر إعادة التأين بالإضافة إلى إلقاء المزيد من الضوء على كيفية تشكل هذه الثقوب السوداء الضخمة."


رصدت المجرة بالقرب من حافة الكون

تقدم المجرة ، التي يمكن أن تكون على بعد أكثر من 14 مليار سنة ضوئية ، لمحة مبكرة عن الكون عندما تشكلت المجرات والنجوم.

قالت عالمة الفلك الرائدة إستر هو من جامعة هاواي: "بتصغير عمر الكون إلى عمر الإنسان ، نعرض لك صورًا للأطفال".

وقالت: "آخر لقطة للمجرة أظهرت أن طفلاً صغيرًا قد تجاوز عيد ميلاده الرابع. هذا الطفل يبلغ من العمر ثلاثة أعوام ونصف".

يتطلب الضوء من المجرة مليارات السنين للسفر إلى الأرض ، ويمثل عينة من الكون عندما كان عمره حوالي 750 مليون سنة ، أي قبل حوالي 50 مليون سنة من ثاني أبعد جسم معروف.

بدأ الكون منذ حوالي 14 إلى 16 مليار سنة مع الانفجار العظيم ، وفقًا للنموذج الكوني الأكثر شيوعًا.

توسعت السماوات وبردت لمدة 500 مليون سنة أو نحو ذلك. ثم خلال الـ500 مليون سنة التالية ، ما يسمى بالعصور المظلمة ، تجمد الغاز البارد في مجرات. انتهت الحقبة المظلمة عندما انفجرت المجرات في النور.

تظهر المجرة البعيدة ، المشار إليها بعلامتين أسودتين ، في نطاق ضيق من الضوء خارج الطيف المرئي. يُظهر الشكل الداخلي الصورة ذات النطاق الضيق مع إزالة ضوء المجرة المجاورة.

على الأقل ، هذا ما تحمله النظرية التقليدية عن التطور المبكر للكون. أجبر الجسم الجديد علماء الفلك على تجديد أفكارهم.

قال هو جين تاو: "هذه المجرة تشكل النجوم في وقت يُتوقع أن يكون في العصور المظلمة للكون ، عندما تبدأ المجرات في الظهور".

حامل الرقم القياسي السابق ينتمي إلى فئة نادرة من الأجسام تُعرف باسم الكوازارات ، وهي نوى مجرية شديدة السطوع يمكن أن تغذيها الثقوب السوداء.

للعثور على المجرة الأكثر خفوتًا ، اعتمد العلماء على طريقة بحث ملتوية ، باستخدام عدسة الجاذبية في الفضاء.

أدت جاذبية مجموعة كثيفة من المجرات التي تبعد حوالي 6 ملايين سنة ضوئية ، والمعروفة باسم حقل Abell 370 العنقودي ، إلى انحناء وتركيز ضوء المجرة البعيدة ، وتعمل كعدسة مكبرة بحكم الواقع.

سيظهر عمل الفريق في عدد 1 أبريل من مجلة Astrophysical Journal Letters.


تساعد تلسكوبات ناسا في تحديد العنقود المجري الأبعد

اكتشف علماء الفلك النقاب عن مدينة مجرية مزدهرة ، وهي الأبعد المعروفة في بدايات الكون. من المفترض أن هذه المجموعة القديمة من المجرات نمت إلى مجموعة مجرات حديثة مماثلة لتلك الضخمة التي نراها اليوم.

__JPL_CAPTION_1
& rsaquo تصفح نسخة من الصورة
-> باسادينا ، كاليفورنيا - اكتشف علماء الفلك مدينة مجرية مزدهرة ، وهي الأبعد المعروف في بدايات الكون. من المفترض أن هذه المجموعة القديمة من المجرات نمت إلى مجموعة مجرات حديثة مماثلة لتلك الضخمة التي نراها اليوم.

تم اكتشاف المجموعة النامية ، المسماة COSMOS-AzTEC3 ، وتميزت بتلسكوبات متعددة الأطوال الموجية ، بما في ذلك تلسكوبات الفضاء Spitzer و Chandra و Hubble التابعة لناسا و W.M. مرصد كيك وتلسكوب سوبارو الياباني.

قال جون مورس ، مدير قسم الفيزياء الفلكية في ناسا في مقر ناسا في واشنطن: "هذا الاكتشاف المثير يُظهر العلم الاستثنائي الذي أصبح ممكنًا من خلال التعاون بين مشاريع ناسا وشركائنا الدوليين".

يشير العلماء إلى هذه الكتلة المتنامية من المجرات على أنها كتلة أولية. COSMOS-AzTEC3 هي أبعد كتلة بروتو معروفة ، وهي أيضًا واحدة من أصغرها ، لأنها تُرى عندما كان الكون نفسه صغيرًا. يبعد العنقود حوالي 12.6 مليار سنة ضوئية عن الأرض. يقدر عمر كوننا بـ 13.7 مليار سنة. في السابق ، تم رصد نسخ أكثر نضجًا من هذه العناقيد على بعد 10 مليارات سنة ضوئية.

وجد علماء الفلك أيضًا أن هذا العنقود يعج بدفقات شديدة من تشكل النجوم وثقب أسود ضخم يغذيها.

قال بيتر كاباك من مركز سبيتزر للعلوم التابع لناسا في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا: "نعتقد أن الانفجارات النجمية والثقوب السوداء هي بذور العنقود". "ستنمو هذه البذور في النهاية لتصبح مجرة ​​مركزية عملاقة ستهيمن على العنقود - وهي سمة موجودة في مجموعات المجرات الحديثة." كاباك هو أول مؤلف لبحث ظهر في عدد 13 يناير من مجلة نيتشر.

ترتبط معظم المجرات في كوننا ببعضها البعض في مجموعات تنتشر في المشهد الكوني مثل الامتدادات الحضرية ، وعادة ما تتمحور حول مجرة ​​قديمة وحشية تحتوي على ثقب أسود هائل. اعتقد علماء الفلك أن الإصدارات البدائية من هذه العناقيد ، التي لا تزال تتشكل وتتجمع معًا ، يجب أن تكون موجودة في الكون المبكر. لكن تحديد موقع واحد كان صعبًا حتى الآن.

استخدم كاباك وزملاؤه لأول مرة مرصد شاندرا للأشعة السينية وتلسكوب جيمس كليرك ماكسويل في المملكة المتحدة في ماونا كيا ، هاواي ، للبحث عن الثقوب السوداء وانفجارات تشكل النجوم اللازمة لتشكيل المجرات الضخمة في مراكز مدن المجرات الحديثة . ثم استخدم علماء الفلك تلسكوبات هابل وسوبارو لتقدير المسافات إلى هذه الأجسام ، والبحث عن كثافات أعلى من المجرات حولها. أخيرًا ، تم استخدام تلسكوب Keck لتأكيد أن هذه المجرات كانت على نفس المسافة وجزءًا من نفس الامتداد المجري.

بمجرد أن اكتشف العلماء هذا التكتل من المجرات ، قاموا بقياس الكتلة المجمعة بمساعدة سبيتزر. على هذه المسافة ، يتم إزاحة الضوء البصري من النجوم ، أو تمدده ، إلى أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء التي لا يمكن ملاحظتها إلا في الفضاء الخارجي بواسطة سبيتزر. تبين أن الكتلة الإجمالية للكتلة لا تقل عن 400 مليار شمس - وهو ما يكفي للإشارة إلى أن علماء الفلك قد اكتشفوا بالفعل كتلة أولية ضخمة. ساعدت أرصاد سبيتزر أيضًا في تأكيد أن مجرة ​​ضخمة في مركز العنقود كانت تشكل نجومًا بمعدل مذهل.

تم استخدام ملاحظات Chandra X-ray لإيجاد وتمييز الثقب الأسود الضخم الذي تبلغ كتلته أكثر من 30 مليون شمس. تعتبر الثقوب السوداء الضخمة شائعة في مجموعات المجرات الحالية ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها ربط ثقب أسود يتغذى من هذا الارتفاع بحشد صغير جدًا.

أخيرًا ، قام تلسكوب مقياس التداخل التابع لمعهد Radioastronomie Millimétrique في فرنسا وتلسكوب 30 مترًا (حوالي 100 قدم) في إسبانيا ، جنبًا إلى جنب مع تلسكوب المصفوفة الكبيرة جدًا التابع للمرصد الوطني للفلك الراديوي في نيو مكسيكو ، بقياس كمية الغاز أو الوقود للمستقبل تشكل النجوم في الكتلة. تشير النتائج إلى أن الكتلة ستستمر في النمو لتصبح مدينة حديثة من المجرات.

قال كاباك: "لقد تطلب الأمر بالفعل قرية من التلسكوبات لتثبيت هذه المجموعة". "الملاحظات عبر الطيف الكهرومغناطيسي ، من الأشعة السينية إلى أطوال الموجات المليمترية ، كانت جميعها حاسمة في توفير رؤية شاملة للجوانب العديدة للعنقود."

تم تسمية COSMOS-AzTEC3 ، الموجود في كوكبة Sextans ، على اسم المنطقة التي تم العثور عليها فيها ، والتي تسمى COSMOS بعد مسح التطور الكوني. AzTEC هو اسم الكاميرا المستخدمة في تلسكوب جيمس كليرك ماكسويل ، هذه الكاميرا في طريقها الآن إلى التلسكوب الكبير المليمتر الواقع في ولاية بويبلا المكسيكية.


ما هو الكوازار؟

وفقًا لوكالة ناسا:

يعتقد العديد من علماء الفلك أن الكوازارات هي أبعد الأشياء التي تم اكتشافها في الكون حتى الآن.

تعطي النجوم الزائفة كميات هائلة من الطاقة - يمكن أن تكون أكثر سطوعًا من الشمس بتريليون مرة!

يُعتقد أن النجوم الزائفة تنتج طاقتها من الثقوب السوداء الضخمة في مركز المجرات التي تقع فيها الكوازارات.

لأن الكوازارات شديدة السطوع ، فإنها تحجب الضوء من جميع النجوم الأخرى في نفس المجرة.


يحدق في حلق ثقب أسود قديم * بعيد للغاية *

باستخدام أحد أكبر التلسكوبات الضوئية الضوئية في العالم ، حدد علماء الفلك أحد أندر الوحوش في الكون: الى ابعد حد نوع بعيد من المجرات يسمى كائن BL Lac ، وهو ثقب أسود فائق الكتلة في المجرة يقذف شعاعًا من الطاقة بقوة تجعله يقزم ضوء المجرة بأكملها الذي يأتي منها.

بينما يُعرف أكثر من مائة عنصر من عناصر BL Lac ، فإن هذا هو أول شيء يُرى على هذه المسافة المذهلة - لقد انتقل الضوء الذي نراه منه 12 مليار سنة للوصول إلينا. نرى هذه المجرة كما كانت عندما كان عمر الكون أقل من 2 مليار سنة.

المزيد من علم الفلك السيئ

وهذا وضع مثير للاهتمام: لم نكن نعتقد أن كائنات BL Lac يمكن أن توجد في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون.

عمل فني يصور ثقبًا أسود هائلاً محاطًا بقرص تراكم وهالة مغناطيسية ، مع نفاثات قوية تنطلق بعيدًا في اتجاهين متعاكسين. الائتمان: NASA / CXC / M. وايس

كل مجرة ​​كبيرة في الكون لها ثقب أسود مركزي هائل ، بشكل عام بضعة ملايين تصل إلى بضعة مليارات من كتلة الشمس. تشكل المواد التي تسقط في هذا الثقب الأسود قرصًا ضخمًا يسخن بشكل لا يصدق. يتلوى المجال المغناطيسي للقرص عن طريق دوران القرص ، وفي الوسط يشكل دوامة مثل الإعصار المغناطيسي. الحقل قوي جدًا بحيث يمكنه سحب المادة بعيدًا عن الثقب الأسود ، مما يسرعها إلى سرعة الضوء تقريبًا.

نحن نسمي المجرات مثل هذا المجرات النشطة. نرى الكثير من الإشعاع منها ، ولكن يبدو أن مجموعة فرعية صغيرة فقط تصدر أشعة غاما ، وهي أعلى شكل من أشكال الطاقة للضوء. نعتقد أنه لا يمكننا رؤية أشعة جاما منها إلا عندما تصادف أن نرى شعاع المادة يستهدفنا تمامًا تقريبًا. إذا رأيناها من زاوية ، فإن أشعة جاما تفوتنا.

تسمى المجرات من هذا القبيل بلازارات، وهذا يعني أننا نرى المجرة على أنها بلازار فقط إذا كنا نحدق في فوهة ذلك الشعاع. هذا مقلق. أنا سعيد لأنهم يميلون إلى أن يكونوا بعيدين للغاية عنا.

رسم فنان لبلازار ، مجرة ​​ذات ثقب أسود هائل ينفث الطاقة. الائتمان: DESY ، Science Communication Lab

بلازارات تأتي في نكهتين. أحدهما يسمى كوازارات الطيف الراديوي المسطحة (أو FRSQs) ، وهي تميل إلى تغيير سطوعها على فترات زمنية قصيرة. كما نرى الضوء المنبعث منها مميزًا للكربون والأكسجين الذي يتم تسخينه إلى درجات حرارة عالية (ينبعث بألوان محددة بحدة تسمى خطوط الانبعاث).

تسمى المجرات في الفئة الأخرى كائنات BL Lac ، والتي سميت على اسم أول واحدة تم العثور عليها ، تسمى BL Lacertae (كائن لامع متنوع في كوكبة Lacerta ، السحلية). هذه تشبه FRSQs ولكنها لا تظهر خطوط الانبعاث الساطعة. نعتقد أن مجرات FRSQ هي مجرات شابة إلى ناضجة ، والتي تستقر في النهاية قليلاً وتصبح كائنات BL Lac.

هذا يعني أننا إذا نظرنا بعيدًا بما يكفي في التاريخ إذا كان الكون ، فسوف نتوقف عن رؤية كائنات BL Lac ونرى فقط FRSQs. هذه الملاحظة الجديدة تجعل هذا الاستنتاج أكثر صعوبة.

صورة لكائن BL Lac 4FGL J1219.0 + 3653 (في المنتصف) مع بعض المجرات الأمامية ونجم (يسار) يُستخدم لمحاذاة شق للسماح للضوء من المجرة عبر التلسكوب إلى مقياس الطيف. الائتمان: Paliya et al.

يُطلق على الكائن المعني 4FGL J1219.0 + 3653 (دعنا نطلق عليه اختصارًا J1219) ، واكتُشف أنه يصدر أشعة غاما بواسطة مرصد فيرمي لأشعة غاما. من الواضح أنها بلازار ، لكن أي نكهة؟

باستخدام جران Telescopio Canarias الهائل الذي يبلغ طوله 10.4 مترًا في جزيرة لا بالما ، رصد فريق من علماء الفلك J1219 ، وأخذوا طيفًا منه. لم يعثروا على خطوط انبعاث على الإطلاق ، مما يوضح أنها كائنات BL Lac وليست FRSQ. تمكنوا أيضًا من تأكيد المسافة الهائلة التي تبلغ 12 مليار سنة ضوئية ، مما يجعلها بسهولة أكثر مجرة ​​BL Lac بعدًا على الإطلاق ، بحوالي 800 مليون سنة ضوئية.

وهذه مشكلة صغيرة! إذا أصبحت FRSQs في النهاية كائنات BL Lac ، فإن شباب هذا الكائن يعني أنه يمكن أن يحدث في وقت أبكر مما كان يعتقد. ومع ذلك ، يتوقع علماء الفلك أن هناك اثنين فقط - 2! - BL Lacs التي يجب أن توجد بعيدًا عنا في الكون المرئي بأكمله. وهنا وجدوا واحدًا منهم.

هذا رائع جدا. وهذا يعني ما يجب القيام به بعد ذلك: ابحث عن المزيد منهم. إذا تم العثور على آخر ، فلا بأس بذلك. الأمور لا تزال جيدة. ولكن إذا تم العثور ، بمرور الوقت ، على أكثر من ذلك ، فإنه يلقي بالشكوك حول فكرة المسار التطوري لهذه الأشياء. لكي نكون صادقين ، فإن الكثير حول سلوك البلازارات غير معروف (ليس من الواضح تمامًا سبب رؤيتنا لخطوط الانبعاث من FRSQs وليس كائنات BL Lac) ، لذلك في الوقت الحالي ، هذا مجال مفتوح للبحث.

الشيء هو أن الأمر يتطلب تلسكوبات ضخمة مثل تلك الموجودة في لا بالما للحصول على أطياف مناسبة لهذه الوحوش البعيدة بشكل مرعب. لذلك قد يمر بعض الوقت قبل أن يعرف علماء الفلك ما إذا كان هناك المزيد من مجرات BL Lac موجودة على حافة الكون المرئي. ربما يكون J1219 وحده. ربما لديها واحد أو اثنين من الأشقاء أو أكثر. لن نعرف لبعض الوقت بعد.

إن التحديق في هذا بعمق في الكون أمر صعب للغاية ، وهو شيء لم نتمكن من القيام به إلا مؤخرًا نسبيًا. لا يزال غير معروف من نواح كثيرة.

وأيضًا ، من نواح كثيرة ، hic sunt dracones - هنا يكون التنين. الوحوش التي تنفث النار الكون غير المألوف. تبدو صحيحية.


مشاهدة الفجر الكوني - بعد 250 مليون إلى 350 مليون سنة من بداية الكون

صورة ثابتة لفيديو يظهر تكوين وتطور النجوم والمجرات الأولى في عالم افتراضي مشابه لكوننا. الائتمان: الدكتور هارلي كاتز ، زميل Beecroft ، قسم الفيزياء ، جامعة أكسفورد الفجر الكوني ، عندما تشكلت النجوم لأول مرة ، حدث بعد 250 مليون إلى 350 مليون سنة من بداية & hellip

صورة ثابتة لفيديو يظهر تكوين وتطور النجوم والمجرات الأولى في عالم افتراضي مشابه لكوننا. الائتمان: الدكتور هارلي كاتز ، زميل Beecroft ، قسم الفيزياء ، جامعة أكسفورد

الفجر الكوني ، عندما تشكلت النجوم لأول مرة ، حدث بعد 250 مليون إلى 350 مليون سنة من بداية الكون ، وفقًا لدراسة جديدة قادها باحثون في كلية لندن الجامعية (UCL) وجامعة كامبريدج.

الدراسة المنشورة في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكيةy ، يشير إلى أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا (JWST) ، المقرر إطلاقه في نوفمبر ، سيكون حساسًا بدرجة كافية لمراقبة ولادة المجرات مباشرة.

قام فريق البحث بقيادة المملكة المتحدة بفحص ستة من أبعد المجرات المعروفة حاليًا ، والتي استغرق ضوءها معظم عمر الكون للوصول إلينا. ووجدوا أن مسافة هذه المجرات بعيدًا عن الأرض تتوافق مع وقت "نظرة إلى الوراء" منذ أكثر من 13 مليار سنة ، عندما كان عمر الكون 550 مليون سنة فقط.

بتحليل الصور من تلسكوبات هابل وسبيتزر الفضائيين ، حسب الباحثون عمر هذه المجرات بما يتراوح بين 200 إلى 300 مليون سنة ، مما سمح بتقدير وقت تشكل نجومها لأول مرة.

صورة ملونة لمجموعة المجرات المستخدمة للكشف عن إحدى المجرات الست ، MACS0416-JD ، تم فحصها في دراسة قادها باحثون في جامعة كوليدج لندن وجامعة كامبريدج. يقدر عمر هذه المجرة بـ 351 مليون سنة ، مما يعني أن هذه المجرة تشكلت بعد 178 مليون سنة من الانفجار العظيم. الكتلة النجمية لهذه المجرة هي مليار مرة كتلة الشمس. هذا الكائن هو حاليًا المجرة الأكثر بعدًا التي تم اكتشافها باستخدام ALMA. الائتمان: ESA / Hubble ، NASA ، HST Frontier Fields

قال المؤلف الرئيسي الدكتور نيكولاس لابورت (جامعة كامبريدج) ، الذي بدأ المشروع أثناء وجوده في جامعة كاليفورنيا: "يعتقد المنظرون أن الكون كان مكانًا مظلمًا لبضع مئات الملايين من السنين الأولى ، قبل تشكل النجوم والمجرات الأولى.

"إن مشاهدة اللحظة التي غمر فيها الكون لأول مرة في ضوء النجوم هي مهمة رئيسية في علم الفلك.

"تشير ملاحظاتنا إلى أن الفجر الكوني حدث بين 250 و 350 مليون سنة بعد بداية الكون ، وفي وقت تكوينها ، كانت المجرات مثل تلك التي درسناها منيرة بما يكفي لرؤيتها باستخدام الفضاء جيمس ويب تلسكوب."

قام الباحثون بتحليل ضوء النجوم من المجرات كما سجله تلسكوبات هابل وسبيتزر الفضائيين ، وفحصوا علامة في توزيع الطاقة الخاصة بهم تشير إلى وجود الهيدروجين الذري * في الغلاف الجوي النجمي. يوفر هذا تقديرًا لعمر النجوم التي تحتوي عليها.



يُظهر الفيديو تشكيل وتطور النجوم والمجرات الأولى في عالم افتراضي مشابه لكوننا. تبدأ المحاكاة قبل الفجر الكوني ، عندما يخلو الكون من ضوء النجوم ، وتستمر حتى حقبة 550 مليون سنة بعد الانفجار العظيم عندما تتم ملاحظة المجرات الست التي حللها الدكتور لابورت وزملاؤه. يظهر عمر الكون بملايين السنين في أعلى اليسار. يركز الجزء الداخلي على تطور مجرة ​​مشابهة لتلك الموجودة في دراسة الرصد الأخيرة. تعرض المناطق الأرجوانية التوزيع الخيطي للغاز ، والذي يتكون في الغالب من الهيدروجين. تمثل المناطق البيضاء ضوء النجوم بينما تصور المناطق الصفراء إشعاعًا نشطًا من النجوم الأكثر ضخامة والقادرة على تأين غاز الهيدروجين المحيط. عندما تصل النجوم الضخمة بسرعة إلى نهاية حياتها ، فإنها تندلع في انفجارات عنيفة في مستعرات أعظم تطرد الغازات المحيطة بها مما يتيح هروب هذا الإشعاع النشط. المجرات مثل تلك التي تظهر باستمرار المواد المتراكمة من الأنظمة الأصغر المجاورة وتتجمع بسرعة لتشكل المجرات الأكثر جوهرية التي لاحظها تلسكوب هابل الفضائي في أوقات لاحقة. الائتمان: الدكتور هارلي كاتز ، زميل Beecroft ، قسم الفيزياء ، جامعة أكسفورد

تزداد قوة بصمة الهيدروجين هذه مع تقدم عمر النجوم ، لكنها تتضاءل عندما تكون المجرة أقدم من مليار سنة. ينشأ الاعتماد على العمر لأن النجوم الأكثر ضخامة التي تساهم في هذه الإشارة تحرق وقودها النووي بسرعة أكبر وبالتالي تموت أولاً.

قال المؤلف المشارك الدكتور رومين ماير (UCL Physics & # 038 Astronomy and the Max Planck Institute for Astronomy in Heidelberg ، ألمانيا): "يُستخدم مؤشر العمر هذا لتحديد تأريخ النجوم في منطقتنا في مجرة ​​درب التبانة ، ولكن يمكن أيضًا أن يكون تستخدم لتاريخ المجرات البعيدة للغاية ، والتي شوهدت في فترة مبكرة جدًا من الكون.

"باستخدام هذا المؤشر يمكننا أن نستنتج أنه ، حتى في هذه الأوقات المبكرة ، يتراوح عمر مجراتنا بين 200 و 300 مليون سنة."

في تحليل البيانات المأخوذة من هابل وسبيتزر ، احتاج الباحثون لتقدير "الانزياح الأحمر" لكل مجرة ​​مما يشير إلى المسافة الكونية الخاصة بهم ومن ثم وقت الرجوع إلى الوراء الذي يتم ملاحظتهم فيه. لتحقيق ذلك ، أجروا قياسات طيفية باستخدام مستودع الأسلحة الكامل للتلسكوبات الأرضية القوية - مصفوفة أتاكاما التشيلية الكبيرة المليمتر (ALMA) ، التلسكوب الأوروبي الكبير جدًا ، تلسكوبات Keck المزدوجة في هاواي ، وتلسكوب Gemini-South.

مكنت هذه القياسات الفريق من تأكيد أن النظر إلى هذه المجرات يتوافق مع النظر إلى زمن كان فيه الكون يبلغ 550 مليون سنة.

قال المؤلف المشارك البروفيسور ريتشارد إليس (UCL Physics & # 038 Astronomy) ، الذي تتبع مجرات بعيدة أكثر من أي وقت مضى خلال حياته المهنية: "على مدى العقد الماضي ، دفع علماء الفلك حدود ما يمكننا رصده إلى وقت كان فيه كان الكون 4٪ فقط من عمره الحالي. ومع ذلك ، نظرًا للشفافية المحدودة للغلاف الجوي للأرض وإمكانيات تلسكوبات هابل وسبيتزر الفضائيين ، فقد وصلنا إلى أقصى حدودنا.

"نحن الآن ننتظر بفارغ الصبر إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، الذي نعتقد أن لديه القدرة على مشاهدة الفجر الكوني مباشرة.

"السعي لرؤية هذه اللحظة المهمة في تاريخ الكون كان بمثابة الكأس المقدسة في علم الفلك لعقود. نظرًا لأننا مصنوعون من مواد معالجة في النجوم ، فهذا يعني إلى حد ما البحث عن أصولنا. "**

تضمنت الدراسة الجديدة علماء فلك في جامعة كاليفورنيا-سانتا كروز ، وجامعة كاليفورنيا ، وجامعة تكساس.

تلقى الباحثون دعمًا من مؤسسة كافلي ، ومجلس الأبحاث الأوروبي ، والإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) ، والمؤسسة الوطنية للعلوم (NSF) في الولايات المتحدة.

ومن المقرر إطلاق تلسكوب جيمس ويب الفضائي الذي يقوده ناسا ، والذي خلف مرصد هابل ، إلى الفضاء في نوفمبر. سيكون المرصد الأول على مدار العقد المقبل ، وسيخدم الآلاف من علماء الفلك في جميع أنحاء العالم. يتكون من مرصد الأشعة تحت الحمراء ، ومرآة ضخمة بعرض 6.5 متر ، ودرع شمس على شكل ماسي. قام علماء UCL في مختبر Mullard لعلوم الفضاء ببناء واختبار مكونات الأجهزة الرئيسية لـ NIRSpec (مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة) ، وهو أحد أدوات التلسكوب الأربعة.

* الهيدروجين الذري هو هيدروجين لم ينقسم إلى بروتونات وإلكترونات.

** جميع العناصر الأثقل في الكون - كل شيء باستثناء الهيدروجين والهيليوم والليثيوم - يتم تصنيعها في النجوم ثم يتم زرع بذورها عبر الكون عندما تنفجر النجوم في نهاية حياتها. وهذا يشمل العناصر التي يتكون منها الإنسان - الكالسيوم في عظامنا ، والحديد في دمائنا.

المرجع: "استقصاء الفجر الكوني: الأعمار وتاريخ تكوين النجوم لمجرات المرشحة z = 9 مجرات" بقلم N Laporte و R A Meyer و R S Ellis و B E Robertson و J Chisholm و G W Roberts-Borsani ، 24 يونيو 2021 ، الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.

DOI: 10.1093 / mnras / stab1239


حول MOSFIRE

يجمع مطياف الأجسام المتعددة لاستكشاف الأشعة تحت الحمراء (MOSFIRE) آلاف الأطياف من كائنات تمتد على مسافات وبيئات وظروف فيزيائية متنوعة. ما يجعل هذه الأداة الكبيرة والمبردة بالفراغ فريدة من نوعها هو قدرتها على تحديد ما يصل إلى 46 كائنًا فرديًا في مجال الرؤية ثم تسجيل طيف الأشعة تحت الحمراء لجميع الكائنات الـ 46 في وقت واحد. عند اختيار حقل جديد ، تعيد آلية روبوتية داخل حجرة التفريغ تشكيل توزيع الشقوق الصغيرة في المستوى البؤري في أقل من ست دقائق. ثماني سنوات من العمل مع First Light في عام 2012 ، تتراوح نتائج الأداء المبكر لـ MOSFIRE & # 8217 من اكتشاف أجسام ذات كتلة شبه نجمية فائقة البرودة ، إلى اكتشاف الأكسجين في المجرات الشابة بعد ملياري سنة فقط من الانفجار العظيم. تم جعل MOSFIRE ممكنا من خلال التمويل المقدم من مؤسسة العلوم الوطنية. وهي حاليًا الأداة الأكثر طلبًا في مرصد كيك.


يتعاون هابل وكيك للعثور على أبعد مجرة ​​معروفة في الكون

ربما يكون فريق دولي من علماء الفلك قد سجل رقمًا قياسيًا جديدًا في اكتشاف أبعد مجرة ​​معروفة في الكون. يقع على بعد ما يقدر بنحو 13 مليار سنة ضوئية ، ويتم عرض الجسم في وقت بعد 750 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم ، عندما كان الكون بالكاد 5 في المائة من عمره الحالي.

تم التعرف على المجرة البدائية من خلال الجمع بين قوة تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا / وكالة الفضاء الأوروبية وتلسكوبات دبليو إم كيك التابعة لـ CARA على Mauna Kea في هاواي. حصلت هذه المراصد العظيمة على دفعة من التكبير الإضافي لـ "عدسة الجاذبية الكونية" الطبيعية في الفضاء والتي تزيد من سطوع الجسم البعيد.

من المحتمل أن تكون المجرة المكتشفة حديثًا عبارة عن مجرة ​​شابة تتألق خلال نهاية ما يسمى بـ "العصور المظلمة" - وهي الفترة في التاريخ الكوني التي انتهت بتحويل المجرات والكوازارات الأولى الهيدروجين الجزيئي المعتم إلى الكون المؤين الشفاف. انظر اليوم.

تم الكشف عن المجرة الجديدة في تعريض طويل لمجموعة مجرات قريبة Abell 2218 ، تم التقاطها باستخدام الكاميرا المتقدمة للمسوحات على متن تلسكوب هابل الفضائي. هذه الكتلة ضخمة جدًا لدرجة أن ضوء الأجسام البعيدة التي تمر عبر الكتلة ينحني فعليًا ويتم تضخيمه ، تمامًا كما تنحني العدسة المكبرة وتضخم الأشياء التي تُرى من خلالها. تسمح "تلسكوبات" الجاذبية الطبيعية لعلماء الفلك برؤية أجسام بعيدة وخافتة للغاية لا يمكن رؤيتها لولا ذلك. تقع المجرة الخافتة للغاية على مسافة بعيدة جدًا ، وقد امتد ضوءها المرئي إلى أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء ، مما يجعل عمليات الرصد صعبة بشكل خاص.

"بينما كنا نبحث عن مجرات بعيدة مكبرة بواسطة Abell 2218 ، اكتشفنا زوجًا من الصور المتشابهة بشكل لافت للنظر والتي يشير ترتيبها ولونها إلى كائن بعيد جدًا ،" قال عالم الفلك جان بول كنيب (Observatoire Midi-Pyrénées and California Institute of Technology) ، وهو المؤلف الرئيسي الذي أبلغ عن الاكتشاف في مقال قادم في مجلة الفيزياء الفلكية.

يشير تحليل تسلسل صور هابل إلى أن الجسم يقع بين انزياح أحمر يبلغ 6.6 و 7.1 ، مما يجعله أبعد مصدر معروف حاليًا. However, long exposures in the optical and infrared taken with spectrographs on the 10-meter Keck telescopes suggests that the object has a redshift towards the upper end of this range, around redshift 7.

Redshift is a measure of how much the wavelengths of light are shifted to longer wavelengths. The greater the shift in wavelength toward the redder regions of the spectrum, the more distant the object is.

"The galaxy we have discovered is extremely faint, and verifying its distance has been an extraordinarily challenging adventure," said Dr. Kneib. "Without the 25 x magnification afforded by the foreground cluster, this early object could simply not have been identified or studied in any detail at all with the present telescopes available. Even with aid of the cosmic lens, the discovery has only been possible by pushing our current observatories to the limits of their capabilities!"

Using the combination of the high resolution of Hubble and the large magnification of the cosmic lens, the astronomers estimate that this object, although very small - only 2,000 light-years across - is forming stars extremely actively. However, two intriguing properties of the new source are the apparent lack of the typically bright hydrogen emission line and its intense ultraviolet light which is much stronger than that seen in star-forming galaxies closer by.

"The properties of this distant source are very exciting because, if verified by further study, they could represent the hallmark of a truly young stellar system that ended the Dark Ages" added Dr. Richard Ellis, Steele Professor of Astronomy at Caltech, and a co-author in the article.

The team is encouraged by the success of their technique and plans to continue the search for more examples by looking through other cosmic lenses in the sky. Hubble's exceptional resolution makes it ideally suited for such searches.

"Estimating the abundance and characteristic properties of sources at early times is particularly important in understanding how the Universe reionized itself, thus ending the Dark Ages," said Mike Santos, a former Caltech graduate student, now a postdoctoral researcher at the Institute of Astronomy, Cambridge, UK. "The cosmic lens has given us a first glimpse into this important epoch. We are now eager to learn more by finding further examples, although it will no doubt be challenging."

"We are looking at the first evidence of our ancestors on the evolutionary tree of the entire Universe," said Dr. Frederic Chaffee, director of the W. M. Keck Observatory, home to the twin 10-meter Keck telescopes that confirmed the discovery. "Telescopes are virtual time machines, allowing our astronomers to look back to the early history of the cosmos, and these marvellous observations are of the earliest time yet."

ملاحظات

The team reporting on the discovery consists of Drs. Jean-Paul Kneib (Observatoire Midi-Pyrénées, France/Caltech, USA), Richard S. Ellis (Caltech, USA), Michael R. Santos (Caltech/Institute of Astronomy, UK) and Johan Richard (Observatoire Midi-Pyrénées, France/Caltech, USA).

Animations of the discovery and general Hubble Space Telescope background footage are available from http://www.spacetelescope.org/videos/?search=heic0404

Image credit: European Space Agency, NASA, J.-P. Kneib (Observatoire Midi-Pyrénées) and R. Ellis (Caltech)


شاهد الفيديو: ما أبعد نقطة يمكننا الوصول إليها في الفضاء (كانون الثاني 2023).