منذ أن أدرك الفلكيون أن الكون في حالة توسع مستمرة وأن انفجارًا هائلًا بدأ على الأرجح قبل 13.8 مليار سنة (الانفجار الكبير) ، كانت هناك أسئلة لم يتم حلها حول متى وكيف تشكلت النجوم الأولى. بناءً على البيانات التي جمعتها مسبار Wilkinson Microwave Anisotropy (WMAP) والبعثات المماثلة التابعة لوكالة ناسا ، يُعتقد أن هذا حدث بعد حوالي 100 مليون سنة من الانفجار العظيم.
ظلت الكثير من التفاصيل حول كيفية عمل هذه العملية المعقدة لغزا. ومع ذلك ، تشير الأدلة الجديدة التي تم جمعها من قبل فريق بقيادة باحثين من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك إلى أن النجوم الأولى يجب أن تكون قد تشكلت بسرعة كبيرة. باستخدام البيانات من تلسكوبات ماجلان في مرصد لاس كامباناس ، لاحظ الفريق سحابة من الغاز حيث كان تكوين النجوم يحدث بعد 850 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.
الدراسة التي وصفت النتائج التي توصلوا إليها والتي ظهرت مؤخرا في مجلة الفيزياء الفلكيةبقيادة إدواردو بانادوس. لاحظ بانادوس وزملاؤه ، وهو عضو في معهد كارنيجي للعلوم في ذلك الوقت ، سحابة الغاز أثناء إجراء ملاحظات المتابعة على مسح لـ 15 من أشباه النجوم المعروفة.
أعدت هذا المسح كيارا مازوتشيلي ، عالمة الفلك في المرصد الجنوبي الأوروبي (ESO) ومؤلف مشارك في الدراسة ، كجزء من رسالة الدكتوراه. البحث في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك. أثناء فحص أطياف واحد من الكوازار على وجه الخصوص (P183 + 05) ، لاحظوا أنه يحتوي على بعض الميزات الغريبة إلى حد ما.
باستخدام تلسكوبات ماجلان التي يبلغ حجمها 6.5 م من معهد كارنيغي في مرصد لاس كامباناس في تشيلي ، أدرك بانادوس وزملاؤه السمات الطيفية لما كانت عليه: سحابة غاز قريبة تم إضاءتها بواسطة الكوازار. أخبرتهم الأطياف أيضًا بمدى أن سحابة الغاز بعيدة عن الأرض - على بُعد أكثر من 13 مليار سنة ضوئية - مما يجعلها واحدة من أبعد مسافة يمكن ملاحظتها والتعرف عليها من قبل علماء الفلك.
بالإضافة إلى ذلك ، وجدوا أطيافًا تشير إلى وجود كميات ضئيلة من العناصر مثل الكربون والأكسجين والحديد والمغنيسيوم - المصنفة كيميائيًا على أنها "معادن" لأنها أثقل من الهليوم. تم إنشاء هذه العناصر خلال الكون المبكر حيث قامت الأجيال الأولى من النجوم (المعروفة أيضًا باسم "السكان الثالث") بإطلاقها في الكون بعد أن وصلت إلى نهاية عمرها وانفجرت على أنها مستعرات أعظمية.
كما قال مايكل راوخ ، عالم الفلك من معهد كارنيجي للعلوم والمؤلف المشارك للدراسة الجديدة:
"بعد أن كنا مقتنعين بأننا [كنا] ننظر إلى هذا الغاز البكر بعد 850 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم ، بدأنا نتساءل عما إذا كان هذا النظام لا يزال يحتفظ بالتوقيعات الكيميائية التي أنتجها الجيل الأول من النجوم."
لطالما كان العثور على الجيل الأول من النجوم هو هدف الفلكيين لأنه سيسمح بفهم أشمل لتاريخ الكون. مع مرور الوقت ، لعبت العناصر الأثقل من الهيدروجين دورًا رئيسيًا في تكوين النجوم ، حيث تتجمع المادة معًا بسبب الجذب المتبادل ثم تخضع لانهيار الجاذبية.
نظرًا لأنه يُعتقد أن الهيدروجين والهيليوم فقط كانا موجودين في الكون بعد الانفجار العظيم ، فإن الجيل الأول من النجوم لم يكن لديه هذه العناصر الكيميائية - مما يجعلها متميزة عن كل جيل يتبع. لذلك كان من المدهش أن نلاحظ وفرة نسبية من هذه العناصر في سحابة غاز مبكرة ، والتي كانت في الواقع قابلة للمقارنة مع ما يراه الفلكيون في سحب الغاز بين المجرات اليوم.
تشكل هذه الملاحظات تحديًا كبيرًا للنظريات التقليدية حول كيفية تشكل النجوم الأولى في الكون. بشكل أساسي ، يشير إلى أن تكوين النجوم يجب أن يكون قد بدأ مبكرًا جدًا من أجل إنتاج هذه العناصر الكيميائية. استنادًا إلى الدراسات التي تنطوي على المستعرات الأعظمية من النوع Ia ، يُقدر أن الانفجارات اللازمة لإنتاج هذه المعادن مع الوفرة المرصودة ستستغرق حوالي مليار سنة.
باختصار ، ربما يكون العلماء قد غادرهم حوالي جيل عندما يتعلق الأمر عندما ولدت النجوم الأولى ، مما يعني أنه قد يكون هناك البعض خلال أقدم دهور من الكون. هذا يعني بشكل فعال أن النجوم الأولى كان عليها أن تتشكل بسرعة إلى حد ما من الحساء البدائي للهيدروجين والهليوم الذي كان الكون المبكر. يمكن أن يكون لهذه النتيجة آثار خطيرة على النظريات حول التطور الكوني.
كما قال Bañados ، فإن الهدف الآن هو تأكيد ذلك من خلال إيجاد سحب غاز إضافية لها وفرة كيميائية مماثلة:
"من المثير أن نتمكن من قياس المعادن والوفرة الكيميائية في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون ، ولكن إذا أردنا تحديد توقيعات النجوم الأولى ، فإننا بحاجة إلى التحقيق حتى قبل ذلك في التاريخ الكوني. أنا متفائل بأننا سنجد المزيد من السحب الغازية البعيدة ، والتي يمكن أن تساعدنا على فهم كيف ولدت النجوم الأولى ".
تخبرنا النسبية أن المكان والزمان تعبيران عن نفس الواقع. إرجو ، بالنظر إلى أبعد من ذلك في الكون ، فإننا ننظر أيضًا إلى أبعد من ذلك في الزمن. وبذلك ، تمكن الفلكيون من تعديل نماذجهم وأفكارهم الكونية حول كيف ومتى بدأ كل شيء. مع العلم أن النجوم الأولى في الكون يمكن أن ترجع أصولها إلى وقت سابق. حسنًا ، هذا مجرد جزء من منحنى التعلم!
