اكتشف علماء الفلك أن بعضًا من أكبر المجرات في الكون المبكر كانت تخفي سرًا مجموعة من النجوم الصغيرة، مما يجعلها أكبر بأربع مرات مما كنا نعتقد سابقًا. الأمر أشبه باكتشاف أن منزل جارك المتواضع يضم قصرًا تحت الأرض.

الفريق الدولي، بما في ذلك باحثون من جامعة ولاية بنسلفانيا، نشر نتائجه في مجلة Nature Astronomy، مضيفًا صداعًا آخر للعلماء الذين يحاولون فهم كيفية تشكل وتطور المجرات الأولى.

باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، نظر الباحثون إلى تسع مجرات ضخمة وناضجة توقفت عن تكوين نجوم جديدة منذ مليارات السنين. جمعوا بين ملاحظات JWST للكون البعيد وبيانات سابقة من الأرض من التلسكوب الكبير جدًا - لأنه لماذا نستخدم تلسكوبًا قويًا واحدًا بينما يمكننا استخدام اثنين؟

لأول مرة، تمكنوا من تقدير الأعداد النسبية للنجوم الصغيرة الخافتة والنجوم الأكبر والأكثر سطوعًا في مجرات على هذه المسافات المذهلة.

"هذه المجرات مختلفة"، قال جويل ليجا، الأستاذ المشارك في علم الفلك والفيزياء الفلكية في ولاية بنسلفانيا والمؤلف المشارك للورقة. "إنها مختلفة بطريقة صعبة الفهم حقًا، لأنها أكبر مما توقعنا - مثل أكبر بكثير، لديها ثلاثة أو أربعة أضعاف الكتلة التي توقعناها". بعبارة أخرى، الكون يبقى يفاجئنا، وليس دائمًا بطريقة جيدة.

فصل علماء الفلك ضوء كل مجرة إلى طيف، بحثًا عن اختلافات صغيرة في اللون تكشف عن أنواع النجوم الموجودة. المشكلة: النجوم الكبيرة الساطعة تحتكر الأضواء، بينما النجوم الأصغر خجولة ويصعب رصدها. قدم باحثو ولاية بنسلفانيا الخبرة والتوجيه لنمذجة الضوء من هذه الأنظمة المجرية.

"إذا كانت المجرة مدينة، فإن ألمع النجوم هي ناطحات السحاب التي تلفت انتباهك فورًا من بعيد"، قالت المؤلفة الرئيسية كلوي تشينغ، خريجة الدكتوراه حديثًا من جامعة لايدن. "تظهر نماذجنا أن عددًا أكبر بكثير من النجوم منخفضة الكتلة مخفي بواسطة تلك النجوم الساطعة النادرة، مثل المنازل المخفية بين ناطحات السحاب. ونتيجة لذلك، تتحول هذه المجرة إلى كتلة أكبر بكثير مما تشير التقديرات السابقة". لذا، الكون مليء بالضواحي الكونية.

تقليديًا، افترض علماء الفلك أن النجوم تشكلت بنسب متشابهة تقريبًا في جميع أنحاء الكون، لكن هذه النتائج تتحدى هذا الافتراض الطويل الأمد. يبدو أن المجرات الأكثر ضخامة في الكون المبكر مليئة بالنجوم منخفضة الكتلة أكثر من المجرات الأصغر مثل مجرتنا درب التبانة.

برزت مجرة واحدة، وفقًا للمؤلف المشارك مارتي سلوب، مرشح الدكتوراه في جامعة لايدن. من المحتمل أنها تشكلت قبل أقل من مليار ونصف مليار سنة بعد الانفجار الكبير ويمكن أن تكون أكبر بأربع مرات مما تم حسابه سابقًا.

"حتى وقت قريب، كانت قياسات مثل هذه مستحيلة ببساطة"، قال سلوب. "لم نكن بحاجة فقط إلى تلسكوب قادر على تكبير المجرات البعيدة جدًا، ولكن أيضًا إلى أطياف ذات جودة استثنائية وتقنيات تحليل جديدة للكشف بشكل موثوق عن التوقيعات الدقيقة للنجوم الخافتة منخفضة الكتلة المخبأة داخل هذه العمالقة الكونية". لأن أكبر مجرات الكون تحب لعب الغميضة.

هذه النتائج لها آثار كبيرة على فهم كيفية تطور المجرات في الكون الشاب. منذ أن بدأ JWST في المراقبة، وجد علماء الفلك مرارًا مجرات ضخمة وناضجة بشكل غير متوقع كانت موجودة بعد فترة وجيزة من الانفجار الكبير، مما يضغط على النماذج الحالية لتشكل المجرات.

"هذا الاكتشاف له آثار حاسمة على فهمنا للكون المبكر"، قال ليجا، المنتسب أيضًا إلى معهد ولاية بنسلفانيا للحوسبة والعلوم البيانات. "منذ إطلاق JWST، وجد علماء الفلك مجرات ضخمة وناضجة بشكل مدهش كانت موجودة بالفعل بعد فترة وجيزة من الانفجار الكبير. يُعتقد أن هذه المجرات المبكرة جدًا تتطور إلى نوع المجرات التي نراها اليوم".