في دراسة لجامعة تكساس قام بها فريق مكون من الأستاذ المساعد ستيفن فينكلشتاين Steven Finkelstein وزملائه، تم التوصل إلى أن المجرات كانت أكثر فعالية في تكوين النجوم عندما كان الكون لا يزال يافعًا. وتم نشر الدراسة في مجلة الفيزياء الفلكية بتاريخ 19 نوفمبر لعام 2015.
تقول الدراسة أن اكتشاف الفريق الذي تم نشره سابقًا في عدد المجلة بتاريخ 1 أيلول/سبتمبر 2015، يشير إلى وجود مجرات أكثر سطوعًا وتكوينًا للنجوم، عندما كان الكون يافعًا وفي بداياته، مما كان يعتقده العلماء سابقًا.
يقول فينكلستاين: “تلك كانت نتيجة غير متوقعة، ولها دلالات على تشكّل المجرات في أزمان الكون المبكرة”.
وقد اعتمد الفريق في الدراستين على مراقبات مرصد هابل الفضائي للمجرات ، بالتحديد على إحدى استقصائات CANDELS التابعة للمرصد المذكور، والذي كان فينكلشتاين عضوًا فيه. حيث أنها تعتبر أكبر استقصائات مركز هابل الفضائي حتى الآن.
نتائج اليوم جاءت من دراسات على حوالي 8000 مجرة ساطعة شوهدت في أوقات تتراوح بين 0.75 و1.5 مليار سنة بعد الانفجار الكبير. (أي بين التحول الأحمر الرابع وبين التحول الأحمر السابع). وبما أن عمر الكون أصغر قليلاً من 14 مليار سنة، بالتالي فما تحدثنا عنه يعادل أول 5% حتى 10% فقط من تاريخ الكون.
وقد استنتج الفريق معدل تكوين النجوم في هذه المجرات من صور مرصد هابل، وذلك من خلال ملاحظة سطوعها بالأشعة فوق البنفسجية، ويتم تصحيح هذا القياس اعتمادًا على مقدار الغبار الماص للضوء الذي تحتويه المجرة. ويتم تقدير الغبار من صور هابل أيضًا. ففي صور الأشعة فوق البنفسجية هذه، كلما زاد احمرار المجرة كلما كانت أكثر احتواءًا للغبار .
وللبحث أكثر في المجرات العالية التكوين للنجوم، قام الفريق بعمل مقارنة بين كتلة النجوم الموجودة في هذه المجرات وبين المعدل المتوقع نظرياً لنمو كتلة المجرات في الكون المبكر اليافع.
وقد وجدوا أن كتل أكبر من الكتل المتوقعة نظريًا، مما يعني بشكل مؤكد أن المجرات القديمة كانت أكثر كفاءة في تحويل الغاز إلى نجوم الكون اليافع مما هي عليه اليوم.
حيث يقول فينكلشتاين عن سبب ذلك: “قد يكون هناك عدة أسباب مختلفة”.
أولاً، عندما أخذ الكون في الاتساع والتمدد منذ الانفجار الكبير قديمًا، كان كل شيء في الكون مكتظ ومتقارب، بما في ذلك الغازات في المجرات أيضًا. الغازات الكثيفة هي المواد التي تصنع النجوم، وربما هذه المجرات احتوت على كمية أكثر منها ببساطة.
ثانيا : التغذية العكسية، يقول فينكلشتاين “ليست جميع المجرات تملك كفائة بنسبة 100 % في تحويل الغاز إلى نجوم”، موضحًا أنه هنالك عدة معوقات داخل المجرات يمكنها أن تتسبب في عدم تحويل بعض الغازات إلى نجوم. ومن تلك المعوقات انفجارات ضخمة تسمى بالمستعرات العظمى، ورياح من النجوم الضخمة، وأيضًا الثقوب السوداء النشطة فائقة الكتلة التي يمكن أن تتسبب بتسخين الغازات المحيطة بها. وتسمى تلك المعوقات بشكل إجمالي بالـ”التغذية العكسية”. ويقول فنكلشتاين أن المجرات القديمة قد تعرضت لتغدية عكسية أقل، مما مكنها من تكوين النجوم بشكل أكثر جاهزية.
ويتوقع فنكلشتاين أن هذه المجرات الساطعة في الكون اليافع يمكن دراستها بمزيد من التفصيل مع مرصد جيمس ويب الفضائي (Jwst)، خَلَف الأشعة تحت الحمراء لمرصد هابل، الذي سيُطلق في عام 2018. وستقوم الدراسات المستقبليةلـ(Jwst) بتوفير فهم أفضل لتكوين النجوم في المجرات الأولى المبكرة .
