ويب يرصد تدفقات من مجرات مبكرة، وهابل يختبر رياح نجومها النظيرة

كيف انتشرت العناصر الثقيلة بين المجرات الأولى إذا كانت رياح بعض النجوم الضخمة في بيئات فقيرة بها أضعف مما توقّعته النماذج؟ يضع رصدان حديثان السؤال تحت المجهر، لكنهما لا يقيسان الظاهرة نفسها: استخدم برنامج SPURS تلسكوب جيمس ويب لدراسة الغاز في مجرات بعيدة، بينما فحص مسح TEMPOS بهابل نجومًا في مجرات قريبة تُستخدم نظائرَ للبيئات المبكرة، لا مشاهدات مباشرة لنجوم الكون الأول.45

ماذا رأى ويب في المجرات المبكرة؟

في ثلاث مجرات يتراوح انزياحها الأحمر بين 7.2 و9.3، ظهرت في أطياف الأشعة فوق البنفسجية خطوط امتصاص لعناصر ثقيلة بحالات تأيّن مختلفة. وكانت هذه الخطوط منزاحة نحو الأزرق قياسًا إلى المجرات، بما يتفق مع تحرّك الغاز الحامل لتلك العناصر نحو الخارج على امتداد خط نظرنا. لكن قياس الامتصاص وحده لا يكشف المسافة التي قطعها الغاز، ولا يثبت أنه أفلت إلى الفضاء بين المجرات.

تهمّ هذه الحدود الباحثين عن نجوم الجيل الثالث، وهي نجوم يُتوقع أن تكون قد تكوّنت من غاز يكاد يخلو من العناصر الثقيلة. فإذا وصلت التدفقات إلى مناطق قريبة يتكوّن فيها نجم جديد، فقد تقلّص أماكن وجود الغاز البِكر. ولا تعني المشاهدات أن الإثراء بالعناصر الثقيلة شمل كل مكان؛ إذ قد تكون جيوب من الغاز الخالي منها قد بقيت في مناطق أخرى.13

لماذا يدرس هابل نجومًا قريبة؟

رصد مسح TEMPOS بالأشعة فوق البنفسجية 29 نجمًا ضخمًا في ست مجرات قزمة قريبة فقيرة بالعناصر الثقيلة. ووجد رياحًا نجمية أضعف من المتوقع، مع مؤشرات أولية إلى أن سلوك النجوم التي تقل وفرة عناصرها الثقيلة عن نحو عُشر وفرتها في الشمس قد لا يتبع امتدادًا سلسًا للعلاقة المستنتجة من نجوم أغنى بتلك العناصر. هذه إشارة تحتاج إلى اختبار، وليست قانونًا جديدًا محسومًا.4510

تساعد العناصر الثقيلة على نقل زخم إشعاع النجم إلى غلافه الجوي، فتدفع الغاز بعيدًا في صورة رياح نجمية. لذلك يمكن أن تؤدي الرياح الأقل فاعلية إلى فقدان النجم قدرًا أقل من كتلته خلال حياته.3 غير أن الدراسات لا تتفق تمامًا على مقدار الاختلاف عن التوقعات: فقد وجد تحليل سابق لـ11 نجمًا من النوع O منخفضة الوفرة بالعناصر الثقيلة رياحًا شديدة الضعف، لكنها متفقة مع الاتجاهات المستقرأة لزخم الرياح. ولهذا تظل مقارنة العينات وطرق نمذجتها مهمة.15

ما الذي قد يتغير في صورة الكون المبكر؟

إذا تأكد اتجاه الرياح الضعيفة في عينة أوسع، فقد تحتفظ النجوم الضخمة بكتلة أكبر حتى نهاية حياتها. وسيستدعي ذلك إعادة فحص توقعات النماذج لانفجاراتها وبقاياها المدمجة، وكذلك لكمية الطاقة والمادة التي تعيدها إلى الغاز الذي قد تتكوّن منه نجوم لاحقة.34 لكن TEMPOS لم يرصد موت هذه النجوم، كما أن SPURS لم يحدد ما الذي أطلق تدفقات الغاز من المجرات. الرياح الصادرة عن نجم واحد وتدفق الغاز على مستوى مجرة سؤالان مترابطان، لا قياس واحد.

يمكن للتحليل الطيفي الإضافي والنمذجة اختبار مدى ثبات نتيجة الرياح الضعيفة ودور وفرة العناصر الثقيلة في النجوم. وقد تساعد أرصاد ويب الأعمق لمرشحين شديدي الفقر بتلك العناصر على اختبار تفسيرات تتعلق بنجوم الجيل الثالث، فيما توضح قياسات أخرى لغاز المجرات المبكرة المصير الذي آل إليه الغاز المرصود.51013