الجسم الرئيسي بأسلوبي الخاص، وآرائي، وأسلوبي الكتابي الجذاب
لطالما أحببت عندما يفاجئ الكون العلماء. أعني، هذا هو جوهر الاستكشاف، أليس كذلك؟ نحن نرسل هذه الأدوات المذهلة مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي إلى الكون، متوقعين أن تؤكد لنا ما نعتقد أننا نعرفه مسبقًا، وبدلاً من ذلك، نحصل على فوضى جميلة من الألغاز.
حسنًا، هذا بالضبط ما يحدث الآن، وبصراحة؟ أجد الأمر مثيرًا.
تلسكوب ويب، الذي أُطلق في عام 2021، يُظهر لنا مجرات من فجر الكون تبدو... لنقل ببساطة "ناضجة" لعمرها. فهي أكبر، وأكثر تعقيدًا، وأكثر تطورًا مما تنبأت به نماذجنا الحالية. وقد ظل العلماء يحكون رؤوسهم، متسائلين عمّا في الأرض (أو بالأحرى، في الكون المبكر) يمكن أن يفسر هذه الشذوذات الكونية.
والآن، تشير دراسة جديدة رائعة من جامعة يوتا إلى أننا ربما كنا نفكر في النجوم الضخمة بشكل خاطئ — وتحديدًا، الأجيال الأولى منها.
إليكم الأمر بشأن النجوم الضخمة — وعندما أقول "ضخمة"، أعني النجوم التي تحمل أكثر من 10 أضعاف كتلة شمسنا — فهي قوى عظمى. فهي تحترق بحرارة لا تُصدَق، وتطلق كميات هائلة من الإشعاع، وتنفجر في النهاية كمستعرات عظمى، مبعثرة المادة والطاقة عبر مجراتها المضيفة بأكملها. وبطرق عديدة، تتحكم هذه الوحوش في كيفية تطور المجرات. فهي تسخن الغاز، وتدفع المادة من حولها، وتحدد ما تبقى من المواد الخام المتاحة لتوليد الجيل التالي من النجوم.
عملاء مهمون جدًا، بعبارة أخرى.
لكن ما لم أكن قد قدّرته تمامًا حتى قراءة هذا البحث هو أن النجوم الضخمة في الكون المبكر ربما كانت تتصرف بشكل مختلف تمامًا عن النجوم الضخمة التي نرصدها في مجرتنا، درب التبانة، اليوم. وهذا الاختلاف قد يفسر لماذا تبدو تلك المجرات القديمة غريبة جدًا لتلسكوب ويب.
لماذا تكون النجوم الضخمة المبكرة مختلفة؟ كل الأمر يعود إلى الكيمياء — وتحديدًا، شيء يسمى "المعدنية" (metallicity). لا، نحن لا نتحدث عن موسيقى الميتال أو بدلة الرجل الحديدي. في علم الفلك، تشير "المعادن" إلى أي شيء أثقل من الهيدروجين والهيليوم. كان الكون المبكر في الغالب كله هيدروجين وهيليوم — تلك العناصر الأخف لم تكن قد صُنعت بعد عبر أجيال من التخليق النووي النجمي.
لذا كانت المجرات المبكرة تحتوي على "معادن" عائمة أقل بكثير مما تحتويه مجرتنا اليوم. وهذا على ما يبدو يغير سلوك النجوم الضخمة بطرق أساسية إلى حد كبير.
شرع فريق البحث، بقيادة غريس تيلفورد من جامعة يوتا، في مشروع يسمى TEMPOS (Treasury of Extremely Metal-Poor O Stars — لأن علماء الفلك يعشقون الاختصارات). وهم يستخدمون تلسكوب هابل الفضائي لدراسة النجوم الضخمة في المجرات القزمة القريبة التي تتمتع بنفس المعدنيات المنخفضة، مستخدمين إياها عمليًا كآلات زمنية لفهم كيف كانت الأمور قبل مليارات السنين.
وهنا يصبح الأمر مثيرًا للاهتمام حقًا. لقد درسوا 29 نجمًا ضخمًا موزعة على ست مجرات قزمة مختلفة، كل منها يحتوي على أقل من خمس معدنية شمسنا. هذه عينة صغيرة، لكن كما أشارت تيلفورد، "عندما يكلف كل منها ما يصل إلى 35 ساعة من وقت هابل للمراقبة، يصبح الأمر مكلفًا جدًا". لذا، هذه في الواقع مجموعة بيانات مهمة إلى حد كبير.
أحد الاكتشافات الرئيسية؟ الرياح النجمية — تلك التدفقات القوية من المادة التي تنطلق من النجوم الضخمة — تبدو وكأنها تتباطأ بشكل كبير عندما تنخفض المعدنية إلى ما دون عتبة معينة. عند المعدنيات المنخفضة جدًا، تنخفض سرعات الرياح بشكل حاد أسرع بكثير مما توقعه العلماء بناءً على الاتجاهات المقاسة عند المعدنيات الأعلى.
هذا مهم لأن الرياح النجمية تؤثر على كيفية تطور النجوم الضخمة، وكيف تتفاعل مع الغاز المحيط، وفي النهاية كيف تساهم في التطور المجري. إذا كانت النجوم الضخمة المبكرة تمتلك رياحًا أضعف، فقد تكون قد بقيت لفترة أطول