اكتشاف مجرة ​​عملاقة لا ينبغي أن توجد من الكون المبكر

حقق علماء الفلك اكتشافًا مذهلاً يتحدى النظريات الحالية لتكوين المجرات. فقد عُثر على مجرة

قرصية عملاقة، تُلقب بـ"العجلة الكبرى"، بعد ملياري عام فقط من الانفجار العظيم. ويشير حجمها الهائل - المماثل لحجم مجرة

درب التبانة اليوم - إلى أن المجرات ربما تكون قد تشكلت ونمت بسرعة أكبر بكثير في بدايات الكون مما كان يُعتقد سابقًا.

مجرة لا ينبغي أن توجد

التقط تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) هذا العملاق البعيد في منطقة من الفضاء مليئة بالمجرات والثقوب السوداء والغازات بين النجوم. يمتد عرض العجلة الكبرى لما يقرب من 98,000 سنة ضوئية، وهو حجم استثنائي لمثل هذا العصر الكوني المبكر. حتى الآن، افترض معظم علماء الفلك أن مجرات بهذا الحجم تحتاج إلى عمر الكون بأكمله تقريبًا - حوالي 13.8 مليار سنة - للوصول إلى هذه الأبعاد. أشار سيباستيانو كانتالوبو، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة ميلانو-بيكوكا، إلى أهمية هذا الاكتشاف. "قبل رصدنا، لم يكتشف تلسكوب جيمس ويب سوى أقراص مجرية أصغر بكثير. كان يُعتقد أن تكوين أكبر الأقراص يتطلب معظم عمر الكون". تشير نتائج الفريق، المنشورة في مجلة Nature Astronomy، إلى خلاف ذلك الآن.

كشف اللغز

كان هذا الاكتشاف جزءًا من جهد أكبر لاستكشاف بيئة كونية شديدة الكثافة - عنقود مجري بدائي - باستخدام تلسكوب جيمس ويب وبيانات إضافية من تلسكوب هابل الفضائي، والتلسكوب العملاق جدًا (VLT)، ومصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية/دون المليمترية (ALMA). تحتوي هذه المنطقة غير العادية، التي تبعد حوالي 11-12 مليار سنة ضوئية، على تركيز مجرات يفوق بعشرة أضعاف التركيز النموذجي للمجرات. شرح ويتشن وانغ، الباحث في ميلانو-بيكوكا، عملية تحديد العجلة الكبيرة. باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة ومطياف الأشعة تحت الحمراء القريب التابعين لتلسكوب جيمس ويب الفضائي، فحصنا المجرات في هذه المنطقة الكثيفة. حللنا مسافاتها وأشكالها وحركاتها لتأكيد وجود قرص مجري. ظهرت الأذرع الحلزونية المميزة للعجلة الكبيرة، بالإضافة إلى كتل زرقاء لامعة من النجوم الفتية، في صور تلسكوب جيمس ويب الفضائي. وأكد التحليل الطيفي أن المجرة تدور بسرعة حوالي 300 كيلومتر في الثانية، وهي سرعة مماثلة لسرعة المجرات الحلزونية الناضجة التي نراها اليوم.

لغزٌ في علم الكونيات

يثير وجود مجرة

قرصية ضخمة كهذه في مرحلة مبكرة من تاريخ الكون أسئلةً جوهرية. كيف تشكلت بهذه السرعة؟ هل من الممكن أن يكون نموها قد تأثر ببيئتها القاسية؟ المنطقة التي تضم العجلة الكبرى غنية بالغاز وعرضة لتفاعلات المجرات. يشتبه بعض الباحثين في أن اندماجات المجرات الخفيفة لعبت دورًا في تمددها السريع. في كثير من الحالات، يمكن أن تُحدث المجرات المندمجة خللًا في بنيتها، ولكن في هذه الحالة، ربما تكون الاصطدامات قد اصطفت بطريقة سمحت للمجرة بالحفاظ على شكلها الحلزوني مع تراكم الكتلة. وهناك احتمال آخر يتمثل في أن كميات كبيرة من الغاز تدفقت بسلاسة إلى العجلة الكبرى، متزامنةً مع دورانها، مما سمح لها بالتمدد دون اضطراب. وقد أكدت ثيميا ناناياكارا، عالمة الفلك في جامعة سوينبرن للتكنولوجيا، على تفرد هذه الحالة قائلةً: "من المرجح أن هذه البيئة الكثيفة وفرت ظروفًا مثالية للنمو السريع. ومن المحتمل أنها شهدت اندماجات خفيفة بما يكفي للسماح للمجرة بالحفاظ على شكل قرصها". تُواجه النماذج الكونية الحالية صعوبة في تفسير وجود مجرة

بهذا الحجم في مرحلة مبكرة من عمر الكون. وبينما يُتوقع وجود مجرات شاذة منفردة، فإن اكتشاف مجرات مبكرة ضخمة إضافية قد يُجبر على إعادة تقييم نظريات تكوين المجرات. وأشار ناناياكارا إلى أن "العثور على إحدى هذه المجرات لا يُمثل مشكلة للنماذج الحالية، ولكن إذا واصلنا اكتشاف المزيد، فقد نحتاج إلى تحسين فهمنا".

الخطوات التالية

كان اكتشاف العجلة الكبيرة حدثًا نادرًا، حيث قدر الباحثون احتمال العثور على مجرة

بهذا الحجم في مسحهم بأقل من 2%. والآن، يتوق علماء الفلك إلى العثور على المزيد من الأمثلة لتحديد ما إذا كان هذا شذوذًا أم جزءًا من نمط أوسع. تهدف أرصاد تلسكوب جيمس ويب المستقبلية، إلى جانب بيانات من تلسكوبات فضائية وأرضية أخرى، إلى اكتشاف أقراص ضخمة إضافية في الكون المبكر. إذا عُثر على المزيد، فقد يضطر علماء الفلك إلى إعادة التفكير في كيفية تشكل المجرات وتطورها بمرور الوقت. وأكد كانتالوبو على أهمية إجراء المزيد من الدراسات. وأضاف: "لا تزال البيئات شديدة الكثافة، مثل تلك التي تستضيف العجلة الكبيرة، غير مستكشفة نسبيًا. ستساعدنا المزيد من الأرصاد في بناء عينة إحصائية من الأقراص العملاقة في الكون المبكر، وفتح نافذة جديدة على تشكل المجرات". يمثل هذا الاكتشاف خطوة حاسمة في فهم ماضي الكون. إذا لم تكن مجرة

العجلة الكبيرة حالةً معزولة، فقد تُعيد تشكيل نظرة العلماء إلى تكوّن المجرات الضخمة، مُغيّرةً بذلك المعتقدات الراسخة حول التسلسل الزمني للتطور الكوني.

كيف تُقارن مجرة

العجلة الكبيرة من حيث الحجم والتركيب؟

تتميز مجرة

العجلة الكبيرة، وهي مجرة

حلقية اكتُشفت مؤخرًا، بحجمها الهائل وبنيتها المذهلة. يُقدّر قطرها بحوالي 98,000 سنة ضوئية، وهو ما يُشبه بشكل لافت مجرة

درب التبانة (التي يبلغ قطرها حوالي 100,000 سنة ضوئية)، مما يجعلها واحدة من أكبر المجرات المعروفة. من حيث التركيب، تُظهر مجرة

العجلة الكبيرة بنية حلقية بارزة، من المُرجّح أنها تشكّلت من خلال تصادم مجري، وتتميز بمناطق شاسعة من تكوّن النجوم المكثف. وبالمقارنة، يبلغ قطر مجرة

أندروميدا (M31)، وهي أقرب مجرة

حلزونية إلى درب التبانة، حوالي 150,000 سنة ضوئية، وتحتوي على عدد كبير من النجوم القديمة والغبار والغاز، مع اندماجات مستمرة تُؤثر على بنيتها. في حين أنه من المتوقع أن تصطدم أندروميدا بمجرة درب التبانة في حوالي 4.5 مليار سنة، إلا أن مجرة

العجلة الكبيرة قد خضعت بالفعل لمثل هذا الحدث التحويلي، مما شكل حلقتها المميزة.