حقوق الصورة: ESO
على الرغم من أن الكون حاليًا هو لون البيج بشكل عام ، إلا أنه كان أزرقًا أكثر ، وفقًا لعلماء الفلك في المرصد الجنوبي الأوروبي. عمل الفلكيون على تحديد المسافة واللون إلى 300 مجرة تم تضمينها في مسح هابل ديب سكاي ، الذي ألقى نظرة عميقة على منطقة السماء في كوكبة توسكانا الجنوبية.
حدد فريق دولي من علماء الفلك [1] لون الكون عندما كان صغيرًا جدًا. في حين أن الكون الآن نوع من البيج ، إلا أنه كان أكثر ضبابية في الماضي البعيد ، في الوقت الذي كان عمره 2500 سنة فقط.
هذه هي نتيجة تحليل شامل ودقيق لأكثر من 300 مجرة شوهدت في منطقة سماء جنوبية صغيرة ، ما يسمى بـ Hubble Deep Field South. كان الهدف الرئيسي من هذه الدراسة المتقدمة هو فهم كيفية تجميع المحتوى النجمي للكون وتغيره بمرور الوقت.
توضح عالمة الفلك الهولندي مارين فرانكس ، عضو فريق من مرصد ليدن (هولندا): "إن اللون الأزرق للكون المبكر ناتج عن الضوء الأزرق السائد من النجوم الفتية في المجرات. إن اللون الأحمر لمجلة الفضاء ناتج عن العدد الأكبر نسبيًا من النجوم الأكبر سناً والأحمر. "
يضيف قائد الفريق ، جريجوري رودنيك من معهد ماكس بلانك للفيزياء الفلكية (جارشنج ، ألمانيا): "نظرًا لأن إجمالي كمية الضوء في الكون في الماضي كانت تقريبًا كما هي اليوم ويصدر نجم أزرق شاب أكثر من ذلك بكثير ضوء من نجم أحمر قديم ، لا بد أن هناك عددًا أقل بكثير من النجوم في الكون الصغير عما هو عليه الآن. تشير نتائجنا الجديدة إلى أن غالبية النجوم في الكون تشكلت في وقت متأخر نسبيًا ، ولم يمض وقت طويل قبل ولادة شمسنا ، في وقت كان فيه عمر الكون حوالي 7000 مليون سنة ".
تستند هذه النتائج الجديدة إلى بيانات فريدة تم جمعها خلال أكثر من 100 ساعة من الملاحظات باستخدام أداة ISAAC متعددة الأوضاع في ESO's Large Large Telescope (VLT) ، كجزء من مشروع بحثي كبير ، وهو Faint InfraRed Extragalactic Survey (FIRES). تم تقدير المسافات إلى المجرات من سطوعها في نطاقات بصرية مختلفة الطول الموجي القريب من الأشعة تحت الحمراء.
مراقبة الكون المبكر
من المعروف الآن أن الشمس تشكلت قبل حوالي 4.5 مليار سنة. ولكن متى شكل معظم النجوم الأخرى في مجرتنا المنزلية؟ وماذا عن النجوم في المجرات الأخرى؟ هذه بعض الأسئلة الرئيسية في علم الفلك في الوقت الحاضر ، ولكن لا يمكن الإجابة عليها إلا من خلال المراقبة باستخدام أكبر التلسكوبات في العالم.
إحدى طرق معالجة هذه القضايا هي مراقبة الكون الصغير جدًا مباشرةً - من خلال النظر إلى الماضي. لهذا ، يستغل الفلكيون حقيقة أن الضوء المنبعث من المجرات البعيدة جدا ينتقل لفترة طويلة قبل الوصول إلينا. وهكذا ، عندما ينظر الفلكيون إلى مثل هذه الأجسام البعيدة ، يرونها كما ظهرت منذ زمن بعيد.
هذه المجرات البعيدة ضعيفة للغاية ، وبالتالي فإن هذه الملاحظات صعبة من الناحية التقنية. هناك تعقيد آخر هو أنه ، بسبب توسع الكون ، يتحول الضوء من تلك المجرات نحو أطوال موجية أطول [2] ، خارج نطاق الطول الموجي البصري وإلى منطقة الأشعة تحت الحمراء.
من أجل دراسة تلك المجرات المبكرة بشيء من التفصيل ، يجب على الفلكيين استخدام أكبر التلسكوبات الأرضية ، وجمع الضوء الخافت خلال التعرض الطويل جدًا. بالإضافة إلى ذلك ، يجب عليهم استخدام أجهزة الكشف الحساسة للأشعة تحت الحمراء.
التلسكوبات كعيون عملاقة
"هابل ديب فيلد ساوث (HDF-S)" جزء صغير جدًا من السماء في كوكبة توكاني الجنوبية ("الطوقان"). تم اختياره لدراسات مفصلة للغاية مع تلسكوب هابل الفضائي (HST) وغيرها من التلسكوبات القوية. تمثل الصور البصرية لهذا المجال التي تم الحصول عليها من قبل HST إجمالي وقت التعرض 140 ساعة. حصل العديد من التلسكوبات الأرضية أيضًا على صور وأطياف من الأشياء في منطقة السماء هذه ، ولا سيما تلسكوبات ESO في تشيلي.
لوحظت منطقة سماء تبلغ 2.5 × 2.5 أركمين 2 في اتجاه HDF-S في سياق دراسة شاملة (مسح Faint InfraRed خارج المجرات ؛ FIRES ، انظر ESO PR 23/02). إنه أكبر قليلاً من المجال الذي تغطيه كاميرا WFPC2 على HST ، ولكنه لا يزال أصغر 100 مرة من المنطقة التي يقابلها القمر المكتمل.
كلما كان هذا المجال مرئيًا من مرصد ESO Paranal ، وكانت الظروف الجوية مثالية ، أشار علماء الفلك في ESO إلى تلسكوب VLT ANTU مقاس 8.2 م في هذا الاتجاه ، حيث التقطوا صورًا قريبة من الأشعة تحت الحمراء باستخدام أداة ISAAC متعددة الأوضاع. إجمالاً ، تمت ملاحظة المجال لأكثر من 100 ساعة وكانت الصور الناتجة (انظر ESO PR 23/02) هي أعمق المشاهدات الأرضية في نطاقات Js و H القريبة من الأشعة تحت الحمراء. صورة النطاق Ks هي أعمق صورة تم الحصول عليها على الإطلاق من أي مجال سمائي في هذا النطاق الطيفي ، سواء من الأرض أو من الفضاء.
توفر هذه البيانات الفريدة رؤية استثنائية وقد سمحت الآن بدراسات غير مسبوقة عن عدد المجرات في الكون الصغير. في الواقع ، نظرًا لظروف الرؤية الاستثنائية في Paranal ، فإن البيانات التي تم الحصول عليها باستخدام VLT تتمتع بدرجة وضوح صورة ممتازة ("رؤية" تبلغ 0.48 قوس قوسي) ويمكن دمجها مع بيانات بصرية HST مع عدم فقدان الجودة تقريبًا.
لون أكثر زرقة
تمكن الفلكيون من اكتشاف حوالي 300 مجرة على هذه الصور بشكل لا لبس فيه. لكل منهم ، قاموا بقياس المسافة عن طريق تحديد الانزياح الأحمر [2]. تم ذلك عن طريق طريقة محسنة حديثًا تستند إلى مقارنة سطوع كل كائن في جميع النطاقات الطيفية الفردية مع مجموعة من المجرات القريبة.
بهذه الطريقة ، تم العثور على المجرات في الميدان مع انزياحات حمراء تصل إلى z = 3.2 ، تقابل المسافات حول 11،500 مليون سنة ضوئية. بعبارة أخرى ، كان الفلكيون يرون ضوء هذه المجرات البعيدة تمامًا كما كانوا عندما كان عمر الكون يبلغ 2.2 مليار عام فقط.
ثم حدد الفلكيون كمية الضوء المنبعثة من كل مجرة بطريقة "إزالة" آثار الانزياح الأحمر. أي أنهم قاموا بقياس كمية الضوء بأطوال موجية مختلفة (ألوان) كما كان يمكن تسجيلها من قبل مراقب بالقرب من تلك المجرة. هذا ، بالطبع ، يشير فقط إلى ضوء النجوم غير المحجوب بشدة من الغبار.
لتلخيص الضوء المنبعث من أطوال موجية مختلفة من قبل جميع المجرات في حقبة كونية معينة ، يمكن للفلكيين أيضًا تحديد متوسط لون الكون ("اللون الكوني") في تلك الحقبة. علاوة على ذلك ، تمكنوا من قياس كيفية تغير هذا اللون ، مع تقدم الكون في السن.
لقد استنتجوا أن اللون الكوني يزداد احمرارًا مع مرور الوقت. على وجه الخصوص ، كان أكثر ضبابية في الماضي. الآن ، في عمر ما يقرب من 14000 مليون سنة ، الكون لديه نوع من اللون البيج.
متى تشكلت النجوم؟
قد يكون تغيير اللون الكوني بمرور الوقت مثيرًا للاهتمام في حد ذاته ، ولكنه أيضًا أداة أساسية لتحديد مدى سرعة تجميع النجوم في الكون.
في الواقع ، في حين أن تكوين النجوم في المجرات الفردية قد يكون له تاريخ معقد ، يتسارع أحيانًا إلى "انفجارات النجوم" الحقيقية ، فإن الملاحظات الجديدة - المستندة الآن إلى العديد من المجرات - تُظهر أن "متوسط تاريخ" تكوين النجوم في الكون هو اكثر سهولة. ويتضح ذلك من خلال التغيير السلس الملحوظ للون الكوني عندما أصبح الكون أكبر سنًا.
باستخدام اللون الكوني ، تمكن الفلكيون أيضًا من تحديد مدى تغير متوسط عمر النجوم غير المحجوبة نسبيًا في الكون مع مرور الوقت. بما أن الكون كان أكثر زرقة في الماضي مما هو عليه الآن ، فقد استنتجوا أن الكون لا ينتج العديد من النجوم الزرقاء (ذات الكتلة العالية ، قصيرة العمر) الآن كما كان سابقًا ، بينما في نفس الوقت الأحمر (كتلة منخفضة) ، طويلة الأمد) النجوم من الأجيال السابقة لتشكيل النجوم لا تزال موجودة. تموت النجوم الزرقاء الضخمة بسرعة أكبر من النجوم الحمراء منخفضة الكتلة ، وبالتالي مع زيادة عمر مجموعة من النجوم ، تموت النجوم الزرقاء القصيرة العمر ويصبح متوسط لون المجموعة أكثر احمرارًا. وكذلك فعل الكون ككل.
هذا السلوك يشبه إلى حد ما اتجاه الشيخوخة في البلدان الغربية الحديثة حيث يولد أطفال أقل مما كان عليه في الماضي ويعيش الناس لفترة أطول مما كان عليه في الماضي ، مع التأثير الكلي أن متوسط عمر السكان آخذ في الارتفاع.
حدد الفلكيون عدد النجوم التي تكونت بالفعل عندما كان عمر الكون حوالي 3000 مليون سنة فقط. النجوم الصغيرة (ذات اللون الأزرق) تنبعث منها ضوء أكثر من النجوم القديمة (ذات اللون الأحمر). ومع ذلك ، نظرًا لوجود الضوء في الكون الصغير تقريبًا مثلما يوجد اليوم - على الرغم من أن المجرات أصبحت الآن أكثر احمرارًا - فهذا يعني أنه كان هناك عدد أقل من النجوم في وقت مبكر من الكون عما هو عليه اليوم. تشير الدراسة الحالية إلى أن عدد النجوم في ذلك الوقت المبكر يقل بعشر مرات عما هو عليه الآن.
أخيرًا ، وجد الفلكيون أن ما يقرب من نصف النجوم في المجرات المرصودة قد تشكلت بعد الوقت الذي كان فيه الكون يبلغ نصف عمره تقريبًا (7000 مليون سنة بعد الانفجار العظيم) كما هو اليوم (14000 مليون سنة).
على الرغم من أن هذه النتيجة مستمدة من دراسة مجال سماء صغير جدًا ، وبالتالي قد لا تكون ممثلة تمامًا للكون ككل ، فقد ثبت أن النتيجة الحالية تبقى في مجالات السماء الأخرى.
المصدر الأصلي: نشرة إسو الإخبارية
