"الجرف الكوني" ملاحظة متكررة لمرصد جيمس ويب تحير العلماء - الأول نيوز

في الأسابيع الأولى التي بدأت فيها صور تلسكوب جيمس ويب الفضائي تتدفق إلى المجتمع العلمي عام 2022 لاحظ الفلكيون نمطا غير مألوف يتمثل في نقاط صغيرة شديدة الاحمرار تبدو مضغوطة كأنها نجوم منفردة، لكنها لا تتصرف طيفيا كنجوم، ولا تشبه ما اعتدناه من مجرات بعيدة.

هذه الأجرام -التي صارت تُعرف لاحقا باسم "النقاط الحمراء الصغيرة"- بدت أكثر عددا مما توقعته النماذج، وبدا لونها الأحمر منطقيا فقط إذا تذكرنا ميزة ويب الحاسمة، وهي قدرته على الرصد في الأطوال الموجية تحت الحمراء التي لم تكن في متناول سابقه مرصد هابل.

مشكلة تصنيف

ومع تراكم البيانات اتضح أن المسألة ليست "غرابة لونية" فحسب، بل مشكلة في التصنيف، فلكي نفهم أي جسم سماوي نحتاج إلى نموذج يربط بين مظهره وطيفه الفيزيائي، النجوم مثلا نعرفها لأننا نفهم الاندماج النووي وبلازما الجاذبية، والمجرات نعرفها لأننا نفهم تراكيبها النجمية وغبارها وتاريخ تشكّلها.

أما هذه النقاط الحمراء الصغيرة فلم تكن تلائم أي خانة جاهزة، وظهرت تفسيرات مبكرة تقول إنها مجرات فائقة الكثافة مليئة بعدد هائل من النجوم ويصبغها الغبار بالاحمرار، أو أنها نوى مجرية نشطة محتجبة بالغبار.

النوى المجرية النشطة هي قلب مجرة يلمع بسطوع غير عادي، لأن في مركزه ثقبا أسود فائق الكتلة يبتلع الغاز والغبار بكثافة أكبر من المعتاد، مما يعطيها لمعانا أكبر.

لكن كل تفسير كان يطلب ثمنا نظريا باهظا، فإما أن هناك معدلات تكون نجوم وكثافات لا تُرى إلا في نوى المجرات وبشكل مبالغ فيه، أو أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة كانت أكثر عددا وكتلة مما تسمح به التوقعات المعتادة.

تحليل الضوء

هنا دخلت الأطياف إلى قلب القصة، وهي ببساطة هي "تحليل ضوء" الجرم السماوي، حيث يفككه العلماء إلى أطوال موجية ويرصدون به خطوط امتصاص أو انبعاث وانقطاعات مميزة.

إعلان

هذه العلامات تكشف تركيب المادة وحرارتها وسرعتها، وتميز إن كان الضوء صادرا من نجوم أو غاز ساخن حول ثقب أسود، أو محجوبا بالغبار، لذلك فالصورة تخبرنا بالشكل، في حين الطيف يخبرنا بالفيزياء.

درس العلماء في برنامج "روبيز" للرصد الفلكي بقيادة آنا دي غراف من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك أطياف نحو 4500 مجرة بعيدة عبر قرابة 60 ساعة رصد في 2024، ووجدوا ضمنها 35 مثالا من "النقاط الحمراء الصغيرة"، بينها جسم شديد التطرف ظهر كحجر زاوية للاختبار.

ذلك الجسم سمي "الجرف"، لأنه أظهر في طيفه قفزة حادة على نحو يذكّر بحافة صخرية.

ومن الناحية التقنية، ما شوهد هو "انقطاع بالمر"، وهو ميزة طيفية معروفة في المجرات، لكنها جاءت هنا أشد مما رُصد في مصادر شبيهة.

يقع الجرف على مسافة نجو 11.9 مليار سنة ضوئية، ويعني ذلك أنه عاش بعد نشأة الكون بنحو مليار إلى ملياري سنة، طيف الجرف لا يتفق مع أي نموذج يعرفه العلماء في فيزياء الكونيات.

سر "الجرف"

عندما تفشل التفسيرات المألوفة يضطر العلم إلى اقتراح هندسة جديدة للمشهد، وهنا طرح الفريق فكرة لافتة، وهي "نجم الثقب الأسود".

الفكرة ليست نجما بالمعنى التقليدي (أي لا يوجد اندماج نووي في القلب)، بل نظام تقوده نواة مجرية نشطة وثقب أسود في المركز محاط المرة بغلاف كثيف شبه كروي من غاز الهيدروجين.

وفي هذا السيناريو يمكن للغلاف الغازي الكثيف المضطرب أن يصنع "الحافة" الطيفية التي حيرت الجميع، ويجعل الجسم يبدو نقطة مدمجة شديدة الاحمرار أقرب في ملامحها إلى طيف "مصدر واحد ساخن" منه إلى مجرة كاملة.

تبعات مزعجة

لو صحّت هذه الفكرة فإن تبعاتها تصل إلى سؤال أكبر طالما أزعج فلكيي الكون المبكر: كيف نمت الثقوب السوداء الضخمة بهذه السرعة؟ إن وجود مرحلة "مغلفة بالغاز" قد يتيح معدلات ابتلاع أعلى للمادة المحيطة بالثقب الأسود، وربما نموا أسرع، مما قد يساعد على تفسير رصد ثقوب سوداء فائقة الكتلة في أزمنة مبكرة.

"نجم الثقب الأسود" لم يُثبت بعد، وما زالت الأسئلة ثقيلة: كيف يتشكل الغلاف الغازي أصلا؟ وكيف يستمر رغم أن الثقب الأسود يلتهم مادته ويحتاج إلى تغذية متواصلة؟ وما مصدر بقية التفاصيل الطيفية التي لا تزال عصية؟

تبدو القصة في جوهرها أقرب إلى لحظة إعادة ضبط منهجية، فمرصد جيمس ويب لم يقدم مجرد صور أجمل، بل فتح نافذة طيفية كشفت فئة من الأجرام لا نعرف بعد أي شيء عنها، وصدم العلماء ببيانات تخالف تماما توقعاتهم، فهل نحن على أعتاب فيزياء جديدة؟