تمكن فريق دولي، بقيادة جامعة جنيف السويسرية (UNIGE)، يضم البروفيسور ستين وويتس من جامعة باث في المملكة المتحدة، من تحديد 3 مجرات فائقة الكتلة، تعرف بـ«الوحوش الحمراء»، كل منها تقريباً بحجم مجرة ​​درب التبانة، ويعتقد أنها تجمعت بالفعل خلال أول مليار عام بعد الانفجار العظيم.

وتشير نتائج الباحثين إلى أن تكوين النجوم في الكون المبكر كان أكثر كفاءة وسرعة مما كان يعتقد سابقاً، ما يشكل تحدياً للنماذج الفلكية الحالية حول تكوين المجرات.

جرى الاكتشاف المذهل، المنشور اليوم (الأربعاء) في دورية «نيتشر» (Nature)، بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، وهو جزء من برنامج «فريسكو - جيمس ويب» (JWST FRESCO).

شرع البرنامج في تحليل عينة كاملة من مجرات خطوط الانبعاث (ELGs)، تتميز بالانبعاثات الضوئية القوية، بشكل منهجي خلال أول مليار سنة من تاريخ الكون. وتظهر خطوط الانبعاث هذه كخطوط ساطعة عند أطوال موجية محددة، وتبرز على خلفية أغمق من الطيف الكوني.

ووفق النتائج، مكّن وجود خطوط الانبعاث الفريق البحثي من تحديد المسافات إلى المجرات في العينة المدروسة بدقة.

وفي المقابل، سمحت المعرفة الدقيقة بالمسافات وقوة خطوط الانبعاث للباحثين بقياس كمية النجوم الموجودة داخل المجرات بشكل موثوق. وقد برزت المجرات الثلاث في صور التليسكوب بهذا الشكل بسبب محتواها الكبير من النجوم.

وقال البروفيسور وييتس، المؤلف المشارك لدراسة «نيتشر» ورئيس كرسي هيروكو شيروين في علم الفلك خارج المجرات في قسم الفيزياء بجامعة باث: «إن العثور على 3 وحوش ضخمة من هذا القبيل بين العينة يشكل لغزاً محيراً».

وأوضح، في بيان، صادر الأربعاء: «يميل كثير من العمليات التي تحدث أثناء تطور المجرات إلى إدخال خطوة تحدّ من سرعة تحويل الغازات الكونية إلى نجوم، ومع ذلك يبدو أن هذه الوحوش الحمراء قد نجحت بطريقة أو بأخرى في التهرب بسرعة من معظم هذه العقبات».

وحتى خروج نتائج الدراسة الجديدة إلى النور، كان يُعتقد أن جميع المجرات تشكلت تدريجياً داخل هالات كبيرة من المادة المظلمة. وتلتقط هالات المادة المظلمة الغاز (الذرات والجزيئات) وفق الجاذبية. وعادةً ما يتحول 20 في المائة من هذا الغاز، على الأكثر، إلى نجوم في المجرات.

ومع ذلك، تتحدى النتائج الجديدة هذا الرأي، حيث تكشف أن المجرات الضخمة في الكون المبكر ربما نمت بسرعة وكفاءة أكبر مما كان يُعتقد سابقاً.

جرى التقاط كل هذه التفاصيل في دراسة «فريسكو» (FRESCO) من خلال تقنيات «التحليل الطيفي» باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء التابعة للتلسكوب «JWST»، وهي طريقة تسمح بالتقاط الضوء لجميع الأجسام في مجال الرؤية وتفكيكه إلى أطوال موجية مكونة له. وهذا يجعلها طريقة ممتازة لقياس المسافات الدقيقة والخصائص الفيزيائية للمجرات.

لقد سمحت قدرات «جيمس ويب» غير المسبوقة لعلماء الفلك بدراسة المجرات بشكل منهجي في الكون البعيد المبكر، ما يوفر رؤى حول المجرات الضخمة والمغطاة بالغبار.

ومن خلال تحليل المجرات المدرجة في مسح «فريسكو»، وجد العلماء أن معظم المجرات تتناسب مع النماذج الحالية. لكنهم وجدوا 3 مجرات ضخمة بشكل مدهش، مع كتل نجمية مماثلة لمجرة درب التبانة اليوم.

ووفق نتائج الدراسة، فإن هذه المجرات تشكل النجوم بكفاءة تقدر بضعف كفاءة المجرات ذات الكتلة الأقل من نفس الفترة الزمنية أو المجرات العادية في أوقات لاحقة من تاريخ الكون. ونظراً لمحتواها العالي من الغبار، الذي يمنح هذه المجرات الضخمة الثلاث مظهراً أحمر مميزاً في صور «جيمس ويب»، فقد تم تسميتها بالوحوش الحمراء الثلاثة.

وهو ما علّق عليه الدكتور مينجيوان شياو، المؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة والباحث في مرحلة ما بعد الدكتوراه في جامعة جنيف، بقوله: «إن نتائجنا تعيد تشكيل فهمنا لتكوين المجرات في الكون المبكر».