ماذا تكشف مجرات رصدها ويب ونجوم درسها هابل عن نشأة المجرات؟

كيف أمكن لمجرات ظهرت في بدايات الكون أن تُنتج عناصر ثقيلة وتنشرها، بينما قد تكون رياح نجومها الضخمة أضعف مما تفترضه النماذج؟ يقدّم تلسكوب جيمس ويب جانبًا من الإجابة برصد الغاز في مجرات بعيدة، ويختبر تلسكوب هابل جانبًا آخر بدراسة نجوم أقرب إلينا. لكن الربط بين النتيجتين لا يعني أن هابل رصد نجوم تلك المجرات البعيدة نفسها. 110

عناصر ثقيلة خارج مواضع تكوّنها

تُرى المجرات الثلاث التي درسها ويب كما كانت بعد نحو ٥٢٠ إلى ٦٥٠ مليون سنة من الانفجار العظيم. ويحتوي غازها على الكربون والأكسجين والسيليكون. يسمي الفلكيون هذه العناصر «معادن»، أي عناصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم. ووجودها يعني أن نجومًا أقدم كانت قد صنعتها ونشرتها بالفعل.

وتشير مؤشرات تحرّك الغاز الغني بهذه العناصر إلى الخارج إلى أن جزءًا من دورة الغاز في المجرات كان قد بدأ مبكرًا: غاز يغذي تكوّن النجوم، ومادة تتحرك لاحقًا إلى محيط المجرة. لكن رصد تدفق إلى الخارج لا يثبت أن الغاز عاد إليها بعد ذلك.

ولهذا أيضًا أثر في البحث عن نجوم الجيل الثالث، الاسم الذي يطلق على أول النجوم المفترضة، التي تكوّنت من مادة خالية من العناصر الثقيلة. فالغاز الذي فحصته هذه الأرصاد ليس مادة أولية نقية؛ وقد يحمل آثارًا كيميائية لنجوم مبكرة، لكن الأثر الكيميائي ليس رصدًا مباشرًا للنجوم نفسها. وهذا يجعل توقّع العثور على نجوم خالية من العناصر الثقيلة في الغاز الذي شملته الأرصاد أصعب، من دون أن يستبعد وجودها في أماكن أخرى.

رياح النجوم ليست تدفقات المجرات

جمع مسح «تيمبوس» باستخدام هابل أطيافًا بالأشعة فوق البنفسجية لـ٢٩ نجمًا ضخمًا من النوع O في ست مجرات قزمة قريبة فقيرة بالعناصر الثقيلة. وتشير نتائجه الأولية إلى رياح نجمية أضعف من المتوقع في البيئات الأقل غنى بهذه العناصر، وربما إلى تراجع أشدّ عندما يقل محتواها عن نحو عُشر نظيره في الشمس. ولا يزال مقدار هذا التراجع وحدّه التقريبي بحاجة إلى اختبار إضافي. 161013

الرياح النجمية مادة تفقدها النجوم، وهي ليست تدفقات الغاز التي يرصدها ويب على مستوى المجرة. لكنها تؤثر في تطور النجوم الضخمة وفي المادة التي تمد بها محيطها؛ لذا قد يغيّر تقدير قوتها توقعات العلماء لتطور المجرات الفتية. ويتيح «تيمبوس» اختبارًا قريبًا لهذه الفيزياء، لا دليلًا على ما أطلق تدفقات الغاز في مجرات ويب. 13

لماذا لا يكفي قياس الأكسجين؟

تعتمد الرياح المدفوعة بإشعاع النجم على أيونات العناصر الثقيلة في غلافه الجوي. وقد وجد «تيمبوس» تفاوتًا في امتصاص الحديد، ما يعقّد استخدام وفرة الأكسجين في غاز المجرة بوصفها مقياسًا بديلًا لتركيب نجومها. وأظهرت أبحاث سابقة كذلك أن قياسات الحديد في النجوم والأكسجين في الغاز لا تعطي بالضرورة النمط نفسه لوفرة العناصر. 346

الخلاصة للنماذج الحاسوبية ليست استبدال تفسير جاهز بآخر، بل اختبار تقديرات الرياح النجمية ونِسَب العناصر في البيئات الفقيرة بها، إلى جانب دخول الغاز وخروجه والإثراء الكيميائي. فالرصدان يضيّقان مساحة التخمين بشأن المجرات المبكرة، لكنهما لا يقدّمان بعد تفسيرًا واحدًا مثبتًا لتعقيد المجرات التي يكشفها ويب. 1410