إن النظر بعمق إلى الكون المرئي - وبالتالي العودة إلى الفترات الأولى من الزمن - هو أمر رائع للغاية. من خلال القيام بذلك ، يستطيع الفلكيون رؤية المجرات الأولى في الكون ومعرفة المزيد عن كيفية تطورها بمرور الوقت. من هذا ، هم ليسوا قادرين فقط على رؤية كيف تشكلت الهياكل واسعة النطاق (مثل المجرات وعناقيد المجرات) ، ولكن أيضًا الدور الذي تلعبه المادة المظلمة.
استخدم فريق دولي من العلماء مؤخرًا صفيف Atacama Large Millimeter-subillimeter Array (ALMA) لمراقبة الكون عندما كان عمره 1.4 مليار عام فقط. ما لاحظوه هو "كتلة أولية" ، وهي سلسلة من 14 مجرة تقع على بعد 12.4 مليار سنة ضوئية كانت على وشك الاندماج. سيؤدي هذا إلى تكوين كتلة مجرة ضخمة ، واحدة من أكبر الأجسام في الكون المعروف.
الدراسة التي وصفت نتائجها ، بعنوان "نواة ضخمة لمجموعة من المجرات ذات انزياح أحمر 4.3" ، ظهرت مؤخراً في المجلة طبيعة. قاد الدراسة تيم ميللر - عالم الفلك من جامعة دالهوزي ، هاليفاكس ، وجامعة ييل - وتضمنت أعضاء من مختبر الدفع النفاث التابع لوكالة ناسا ، والمرصد الجنوبي الأوروبي (ESO) ، ومجلس البحوث الوطني الكندي ، ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ، المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي والعديد من الجامعات ومؤسسات البحث.
كما يشيرون في دراستهم ، تمت ملاحظة هذه الكتلة الأولية (المعينة SPT2349-56) لأول مرة بواسطة تلسكوب القطب الجنوبي التابع لمؤسسة العلوم الوطنية. باستخدام تجربة Atacama Pathfinder (APEX) ، أجرى الفريق ملاحظات متابعة أكدت أنه كان مصدرًا للمجرة بعيدًا للغاية ، ثم تمت ملاحظته مع ALMA. باستخدام دقة ALMA وحساسيتها الفائقة ، تمكنوا من تمييز المجرات الفردية.
ما وجدوه هو أن هذه المجرات كانت تشكل نجومًا بمعدل أسرع 1000 مرة من مجرتنا ، وكانت مكتظة داخل منطقة من الفضاء كانت بحجم ثلاثة أضعاف درب التبانة. وباستخدام بيانات ALMA ، تمكن الفريق أيضًا من إنشاء عمليات محاكاة حاسوبية معقدة أظهرت كيف ستنمو هذه المجموعة الحالية من المجرات وتتطور على مدار مليارات السنين.
أشارت هذه المحاكاة إلى أنه بمجرد اندماج هذه المجرات ، فإن مجموعة المجرات الناتجة ستنافس بعض المجموعات الأكثر ضخامة التي نراها في مجلة الفضاء. كما شرح سكوت تشابمان ، والفيزيائي الفلكي في جامعة دالهوزي ومؤلف مشارك في الدراسة:
“إن اصطياد كتلة مجرة ضخمة في مخاض التكوين أمر مذهل بحد ذاته. لكن حقيقة أن هذا يحدث مبكرًا جدًا في تاريخ الكون يشكل تحديًا هائلاً لفهمنا الحالي للطريقة التي تتكون بها الهياكل في الكون ".
يشير الإجماع العلمي الحالي بين علماء الفيزياء الفلكية إلى أنه بعد بضع ملايين من السنين من الانفجار العظيم ، بدأت المادة الطبيعية والمادة المظلمة في تكوين تركيزات أكبر ، مما أدى في النهاية إلى ظهور مجموعات المجرات. هذه الأجسام هي أكبر الهياكل في الكون ، وتحتوي على تريليونات النجوم وآلاف المجرات وكميات هائلة من المادة المظلمة والثقوب السوداء الضخمة.
ومع ذلك ، فقد اقترحت النظريات الحالية ونماذج الكمبيوتر أن الكتل الأولية - مثل تلك التي لاحظتها ALMA - كان يجب أن تستغرق وقتًا أطول للتطور. لذلك كان العثور على واحد يعود تاريخه إلى 1.4 مليار سنة فقط بعد الانفجار الكبير بمثابة المفاجأة. كما أشار تيم ميللر ، وهو حاليًا مرشح للدكتوراه في جامعة ييل:
"كيف أن هذا التجميع للمجرات أصبح كبيرًا جدًا وبسرعة أمر محير ، لم يتم بناؤه تدريجيًا على مدى مليارات السنين ، كما قد يتوقع الفلكيون. يوفر هذا الاكتشاف فرصة رائعة لدراسة كيفية تجمع عناقيد المجرات ومجراتها الضخمة في هذه البيئات القاسية ".
بالنظر إلى المستقبل ، يأمل تشابمان وزملاؤه في إجراء مزيد من الدراسات حول SPT2349-56 لمعرفة كيف أصبحت هذه المجموعات الأولية في نهاية المطاف مجموعة مجرة. وقال: "أعطتنا ALMA ، للمرة الأولى ، نقطة بداية واضحة للتنبؤ بتطور مجموعة المجرات". "بمرور الوقت ، ستتوقف المجرات الـ 14 التي لاحظناها عن تكوين النجوم وستتصادم وتتحد في مجرة عملاقة واحدة."
ستصبح دراسة هذه الكتلة الأولية وغيرها ممكنة بفضل أدوات مثل ALMA ، ولكن أيضًا مراصد الجيل التالي مثل مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA). مجهزة بمصفوفات أكثر حساسية ونماذج كمبيوتر أكثر تقدمًا ، قد يتمكن الفلكيون من إنشاء جدول زمني دقيق حقًا لكيفية تحول كوننا إلى ما هو عليه اليوم.
