إنهم هناك ، المجرات القزمة الصغيرة والباهتة للغاية والقديمة بشكل لا يصدق مع عدد قليل جدًا من النجوم التي يطلق عليها العلماء "مجرات أشباح". التقط تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا صورًا لثلاث من هذه المجرات الصغيرة المقلي على أمل الكشف عن لغز 13 مليار عام.
يعتقد علماء الفلك أن هذه المجرات الصغيرة الشبيهة بالأشباح التي تم رصدها إلى جانب مجرة درب التبانة هي من بين أقدم المجرات وأصغرها وأكثرها نقية في الكون. تكشف آراء هابل أن نجومهم تشترك في نفس تاريخ الميلاد. بدأت المجرات كلها في تكوين النجوم منذ أكثر من 13 مليار سنة ، ثم توقفت فجأة في غضون مليار سنة فقط بعد ولادة الكون.
قال توم براون من معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور: "هذه المجرات قديمة وجميعها في نفس العمر ، لذلك تعلم أن شيئًا ما سقط مثل المقصلة وأوقف تكوين النجوم في نفس الوقت في هذه المجرات". دكتوراه في الطب ، قائد الدراسة. "التفسير الأكثر ترجيحًا هو إعادة التأين."
بدأت إعادة تأين الكون في المليار سنة الأولى بعد الانفجار العظيم. خلال هذا الوقت ، أزالت إشعاعات النجوم الأولى الإلكترونات من ذرات الهيدروجين ، مؤينة غاز الهيدروجين. سمحت هذه العملية أيضًا لغاز الهيدروجين أن يصبح شفافًا للأشعة فوق البنفسجية. قد تكون هذه العملية نفسها قد سحقت صناعة النجوم في المجرات القزمة ، مثل تلك الموجودة في دراسة براون. هذه المجرات هي أبناء عمومة للمجرات القزمة النجمية بالقرب من درب التبانة. وبسبب صغر حجمها ، عبر 2000 سنة ضوئية فقط ، لم تكن ضخمة بما يكفي لحماية نفسها من الضوء فوق البنفسجي القاسي للكون المبكر الذي جرد إمدادها الهزيل من غاز الهيدروجين ، مما جعلهم غير قادرين على تكوين نجوم جديدة.
اقترح علماء الفلك العديد من الأسباب لنقص النجوم في هذه المجرات بالإضافة إلى نظرية التأين. يعتقد بعض العلماء أن الأحداث الداخلية مثل المستعرات الأعظمية تنفجر الغاز اللازم لإنشاء نجوم جديدة. اقترح آخرون أن المجرات استهلكت ببساطة إمداداتها من غاز الهيدروجين اللازم لصنع النجوم.
قام براون بقياس أعمار النجوم من خلال النظر إلى سطوعها وألوانها. يتراوح عدد النجوم النجمية في هذه المجرات الأحفورية من بضع مئات إلى بضعة آلاف من النجوم. بعضها يشبه الشمس وبعض الأقزام الحمراء وبعض النجوم الحمراء أكبر من شمسنا. عندما أظهرت الأدلة أن النجوم كانت بالفعل قديمة ، استعان براون بمساعدة كاميرا هابل المتقدمة للاستطلاعات لتحفر عميقًا في ست مجرات لتحديد متى ولدت. حتى الآن ، أنهى الفريق تحليل البيانات لثلاثة ؛ هرقل وليو الرابع وأورسا ميجور. تتراوح المجرات بين 330.000 سنة ضوئية إلى 490.000 سنة ضوئية. للمقارنة ، قارن براون نجوم المجرات مع تلك الموجودة في M92 ، وهي مجموعة كروية عمرها 13 مليار سنة تقع على بعد 26000 سنة ضوئية من الأرض. وجد أنهم من نفس العمر.
قال براون: "هذه أحافير أقدم المجرات في الكون". "لم يتغيروا منذ مليارات السنين. هذه المجرات لا تشبه معظم المجرات القريبة التي لها تاريخ طويل في تكوين النجوم. "
يمكن أن يساعد اكتشاف براون في تفسير ما يسمى "مشكلة القمر الصناعي المفقودة". لاحظ علماء الفلك بضع عشرات من المجرات القزمة حول درب التبانة بينما تتنبأ المحاكاة الحاسوبية بوجود الآلاف. ولكن ربما تكون موجودة. وجد مسح سلون أكثر من اثنتي عشرة مجرات صغيرة مجوفة بالنجوم في حي درب التبانة أثناء مسح جزء فقط من السماء. يعتقد علماء الفلك أن العشرات من المجرات الباهتة قد تتربص دون أن تكتشف إمكانية وجود آلاف الأقزام الأصغر التي لا تحتوي على أي نجوم تقريبًا.
قد تكون المجرات الصغيرة محرومة من النجوم ولكنها لا تزال تحتوي على وفرة من المادة المظلمة ، وهي الإطار الذي بنيت عليه المجرات. تحتوي المجرات القزمة العادية بالقرب من مجرة درب التبانة على مادة مظلمة أكثر بعشر مرات من المادة المرئية العادية. يوضح براون أن هذه المجرات الصغيرة هي الآن جزر ذات مادة مظلمة في الغالب ، غير مرئية لمليارات السنين حتى بدأ الفلكيون في العثور عليها في مسح سلون.
تظهر نتائج براون في عدد 1 يوليو من رسائل مجلة Astrophysical Journal.
شرح الصورة 1: تُظهر صور هابل هذه المجرة القزمة القاتمة والمجرمة بالنجوم Leo IV. تُظهر الصورة الموجودة على اليسار جزءًا من المجرة ، مُحددًا بمربع مستطيل أبيض. يبلغ عرض الصندوق 83 سنة ضوئية وطوله 163 سنة ضوئية. تضيع النجوم القليلة في Leo IV وسط النجوم المجاورة والمجرات البعيدة. يتم عرض صورة مقربة لمجرات الخلفية في المربع في الصورة الوسطى. تظهر الصورة على اليمين فقط النجوم في Leo IV. تتكون المجرة ، التي تحتوي على عدة آلاف من النجوم ، من نجوم تشبه الشمس ونجوم باهتة ونجوم قزم حمراء وبعض النجوم العملاقة الحمراء أكثر إشراقًا من الشمس. الائتمان: NASA و ESA و T. Brown (STScI)
شرح الصورة 2: تظهر هذه المحاكاة الحاسوبية سربًا من كتل المادة المظلمة حول مجرتنا درب التبانة. بعض تركيزات المادة المظلمة ضخمة بما يكفي لإثارة تشكل النجوم. تتواجد الآلاف من كتل المادة المظلمة مع مجرتنا درب التبانة ، الموضحة في منتصف اللوحة العلوية. النقط الخضراء في اللوحة الوسطى هي قطع المادة المظلمة ضخمة بما يكفي للحصول على الغاز من الوسط بين المجرات وتحفيز تكوين النجوم المستمر ، مما يؤدي في النهاية إلى إنشاء مجرات قزمة. في اللوحة السفلية ، النقط الحمراء هي مجرات قزمة خافتة جدًا توقفت عن تكوين النجوم منذ فترة طويلة. براون وجيه. توملينسون (STScI)
