من خلال الجمع بين قوة التلسكوبين الفضائيين هابل وسبيتزر ومساعدة ظاهرة "عدسة الجاذبية" في الفضاء، تمكن علماء الفلك من تحقيق رقم قياسي جديد في اكتشاف أبعد مجرة في الكون.
من خلال الجمع بين قوة التلسكوبين الفضائيين هابل وسبيتزر ومساعدة ظاهرة "عدسة الجاذبية" في الفضاء، تمكن علماء الفلك من تحقيق رقم قياسي جديد في اكتشاف أبعد مجرة في الكون.
تبدو المجرة البعيدة وكأنها لمبة صغيرة، ولا يتجاوز حجمها سوى جزء صغير من حجم مجرتنا درب التبانة. ومع ذلك، فهو يتيح لنا إلقاء نظرة خاطفة على الوقت الذي كان فيه الكون 3٪ فقط من عمره الحالي.
وجاء ضوء المجرة الجديدة، المعروفة باسم MACS0647-JD، نحونا عندما كان عمر الكون 420 مليون سنة بعد الانفجار الكبير. سافر أورا إلينا لمدة 13.3 مليار سنة.
يعد هذا الاكتشاف أحدث اكتشاف في برنامج يستخدم العدسات الطبيعية للكشف عن المجرات في الكون المبكر. تستخدم مجموعة التلسكوب الفضائي العنقودية ومسح المستعرات الأعظم (CLASH) التابعة لتلسكوب هابل الفضائي (CLASH) - وهي مجموعة دولية بقيادة مارك بوستمان من مركز علوم التلسكوب الفضائي في بالتيمور، عناقيد مجرية ضخمة كتلسكوبات كونية تعمل على تضخيم ضوء المجرات الموجودة خلفها. يُعرف هذا التأثير باسم "احمرار الجاذبية".
على طول الطريق، بعد حوالي 8 مليارات سنة من بدء الضوء من MACS0647-JD رحلته، كان عليه أن يسلك عدة مسارات حول العنقود المجري الضخم MACS J0647+7015. وبدون قدرات التضخيم التي يتمتع بها العنقود، لم يتمكن علماء الفلك من رؤية هذه المجرة البعيدة. بفضل التبريد الثقالي، تمكن باحثو CLASH من مشاهدة ثلاث صور مكبرة لـ MACS0647-JD باستخدام تلسكوب هابل الفضائي. أدت جاذبية العنقود إلى تسريع الضوء من المجرة البعيدة وجعلت الصور تظهر أكثر سطوعًا بمقدار 8 و 7 و XNUMX مرات على التوالي مما كانت ستبدو عليه دون التعتيم، مما سمح لعلماء الفلك باكتشاف المجرة بشكل أكثر كفاءة وبقدر أكبر من اليقين.
"يقوم العنقود بما لا يستطيع أي تلسكوب من صنع الإنسان القيام به." يقول بوستمان: "بدون التكبير، سوف يستغرق الأمر جهدًا كبيرًا لمراقبة هذه المجرة".
MACS0647-JD صغير جدًا لدرجة أنه قد يكون مجرد خطوة أولى في تكوين مجرة أكبر. ويظهر التحليل الأولي أن قطر المجرة لا يكاد يصل إلى 600 سنة ضوئية. واستنادا إلى ملاحظات المجرات الأقرب، يقدر علماء الفلك أن المجرة النموذجية ذات العمر المماثل يجب أن يبلغ قطرها 2,000 سنة ضوئية. وللمقارنة، يبلغ قطر سحابة ماجلان الكبرى - وهي مجرة قزمة ترافق درب التبانة - نحو 14 ألف سنة ضوئية، كما يبلغ قطر مجرة درب التبانة نحو 150 ألف سنة ضوئية.
يقول دان كو، الباحث الرئيسي في المشروع، من مركز علوم التلسكوب الفضائي: "قد يكون هذا الجسم واحدًا من اللبنات الأساسية العديدة للمجرة". "خلال الـ 13 مليار سنة الماضية، ربما حدثت عشرات أو حتى مئات من عمليات الاندماج مع مجرات أخرى وشظايا مجرة."
تم رصد المجرة باستخدام 17 مرشحًا، من الأشعة فوق البنفسجية القريبة إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة، باستخدام كاميرا هابل واسعة المجال 3 (WDC3) إلى الأشعة تحت الحمراء مع كاميرا المسح المتقدمة (ACS). اكتشف كوه، وهو عضو في فريق CLASH، المجرة في فبراير عندما قام بفحص كتالوج يضم آلاف عدسات الجاذبية المكتشفة في عمليات رصد هابل لـ 17 مجموعة في مسح CLASH، لكن المجرة مرئية فقط في مرشحين للأشعة تحت الحمراء.
لذلك، فإما أن يكون MACS0647-JD جسمًا أحمر للغاية، ولا يلمع إلا في نطاقات الضوء القريبة من الأحمر، أو أنه بعيد جدًا وقد تم تحويل ضوءه إلى الأحمر إلى هذه الترددات، أو مزيج من الاثنين." قال كو. "نحن ننظر إلى مجموعة كاملة من الاحتمالات."
حدد فريق CLASH صورًا متعددة لثماني مجرات تستضيفها نفس المجموعة المجرية. وقد سمح موقعها للفريق برسم خريطة لكتلة العنقود، الذي يتكون بشكل أساسي من المادة المظلمة.
المادة المظلمة هي تكوين غير مرئي للمادة التي تشكل جزءًا كبيرًا من كتلة الكون. يقول كو: "إنه مثل اللغز الكبير". "نحن مطالبون بتنظيم كتلة العنقود حتى نتمكن من عزل الضوء من كل مجرة إلى الموقع المرصود."
كشف تحليل الفريق أن التوزيع الشامل للعنقود ينتج ثلاث صور مضغوطة لـ MACS0647-JD في المواضع والسطوع النسبي الذي لوحظ في صور هابل.
أمضى كو ومعاونوه شهورًا في استبعاد التفسيرات البديلة الأخرى لاكتشاف الجسم بشكل منهجي، بما في ذلك النجوم الحمراء والأقزام البنية والمجرات الحمراء (بسبب العمر أو الغبار) في الوسط بين المجرة والأرض. وتوصلوا إلى نتيجة مفادها أن الافتراض بأنها مجرة بعيدة جدًا (بعيدة) هو التفسير الصحيح.
سينشر المقال في عدد 20 ديسمبر من مجلة الفيزياء الفلكية.
تعليقات 19
ليس واضحاً بالنسبة لي كيف يمكن قول الأمرين التاليين: (أعتقد أن هناك تناقضاً داخلياً هنا بين الزعمين):
أ) خُلق الكون في "الانفجار العظيم" بمعنى أن نقطة معينة هي النقطة التي بدأ منها كل شيء.
ب) الكون متجانس.
السبب بسيط:
إذا كان الكون متجانساً فلا توجد منطقة في الكون تختلف عن المناطق الأخرى.
إنه :
فإذا أغلقنا كرة ذات قطر محدود حول نقطة "الانفجار الكبير" فإنها لن تختلف عن أي كرة أخرى ستكون مغلقة حول أي نقطة أخرى في الكون. لكن هذا يتناقض مع كون المادة في الكون تتحرك مبتعدة عن نقطة بداية معينة.
على سبيل المثال، إذا تم قياس اتجاه تقدم المجرات، فسيتعين على جميع المجرات الابتعاد عن مركز مشترك واحد.
هذه النقطة المركزية هي نقطة خاصة في الكون. وهذا يعني أن الكون ليس متجانسا. كما أنه يتعارض مع النظرية النسبية.
سأكون سعيدًا جدًا إذا تمكن شخص ما من حل هذا التناقض.
شكرا على العلاج. ربما لا أزال سجينًا للميكانيكا البدائية حيث عندما يكون الوقت والمسافة غير معروفين، يجب أن يكون أحدهما على الأقل معروفًا على وجه اليقين من أجل حساب الآخر.
مغالطتك المنطقية هي عدم فهم مفهوم السنة الضوئية. وهو مفهوم المسافة من ناحية، ويشير أيضًا إلى الوقت الذي انقضى منذ أن غادر الضوء تلك النقطة.
حيث أن مصطلح كم/ساعة يشير إلى السرعة والمسافة التي تركتها السيارة حتى وصلت إلى النقطة الحالية.
سأل تام:
تُستخدم ظاهرة الانزياح الأحمر لتقدير المسافة الزمنية للمجرات منذ بداية الكون ولتقدير بعدها عنا في الفضاء، أليس كذلك؟
إنه يعطيني شعورًا داخليًا بعدم الراحة، كما لو أننا نستخدم نفس الشكل لاكتشاف اختفاءين، كل منهما ضروري لفك شفرة الآخر. أريد أن أقول - بالضرورة من أجل استخدام الانزياح الأحمر لاستخلاص استنتاجات حول عمر الكون، أو بدلاً من ذلك - حجمه، علينا أن نفترض المطلوب حول أحد الرقمين، أليس كذلك؟ أم أن هناك شكلاً آخر يسمح لنا باختبار صحة هذا الافتراض (على سبيل المثال - لمعان المجرات من نفس النوع لتأكيد شكل المسافة)؟
ألا يتطلب هذا منا أن نفترض، كبديهية، أن المجرات الأبعد عن "مركز الكون" هي بالضرورة أقدم؟ وماذا لو لم يكن الأمر كذلك؟
باختصار، أين مغالطتي المنطقية التي تمنعني من فهم ذلك؟
أنا لست على دراية جيدة بالحسابات أو أعرف كل البيانات، لكن - حسب فهمي - كان الكون في ذلك الوقت صغيرًا جدًا وأصغر بكثير. لم تكن مجرتنا موجودة بعد (وبالتالي المسافة التي كانت تفصلها عن تلك المجرة القديمة في ذلك الوقت ليست ذات صلة أيضًا) ولكنها تم إنشاؤها لاحقًا مع توسع الكون، وهذا يمكن أن يفسر كيف استغرق الضوء وقتًا طويلاً حتى "يلحق بنا". اشتري لي أم لا.
وبعد حوالي 420 مليون سنة سيقطع الضوء المسافة الأولية بين المجرات.
المجرة التي تبلغ سرعتها 4% من سرعة الضوء ستسافر مسافة حوالي 29.4 مليون سنة ضوئية في نفس الفترة الزمنية.
ستصل الإشارة إلى المجرة المتراجعة بعد فترة زمنية إجمالية تبلغ حوالي 437.5 مليون سنة ضوئية.
هذه النتيجة أقل بكثير من 13 مليار سنة.
السؤال المطروح هنا صحيح في الأساس. الجواب الأساسي هو أن المجرات تتحرك مبتعدة عن بعضها البعض بسرعة تتأثر بشكل أساسي (عندما يتعلق الأمر بالمجرات البعيدة عن بعضها البعض) بنمو الفضاء نفسه.
وهكذا، أولاً، بعد 420 مليون سنة من الانفجار الكبير، يمكن أن يكون حجم الكون أكبر بكثير من 840 مليون سنة ضوئية، لأن توسع الكون قد يكون أسرع بكثير من سرعة الضوء (يمكنك حساب مقدار التوسع بالنسبة للحواف في ذلك الوقت).
الشيء الثاني، الضوء الذي انطفأ حينها، ابتعد أيضًا أثناء طريقه إلينا، مرة أخرى بسبب تمدد الفضاء.
ما يعنيه كل هذا هو أن العلماء الذين يرون المجرة اليوم، ويقدرون بعدها عنا، ثم للراحة يترجمون المسافة إلى تغيرات ضوئية ويخرج لهم حوالي 13 مليار سنة، وهذا لا يدل على الإطلاق على الوقت الذي تمر فيه المجرة. لقد ترك الضوء مصدره بالفعل، لأن المسافة تزداد على طول الطريق، لذلك كان الوقت الفعلي للمغادرة أقصر بكثير بالنسبة للمسافة، مما يغير مرة أخرى الحسابات المتعلقة بعمر الكون في وقت المغادرة، مما قد يؤثر مرة أخرى المسافة التي كانت عليها وقت المغادرة. لذلك تبدو المسألة غير واضحة.
عليك أن تأخذ في الاعتبار أنه على أي حال، في الوقت الحالي ربما تكون المجرة المادية على مسافة أكبر بكثير.
لقد أجبت عليك لذلك لن أفعل ذلك مرة أخرى
لاحظ فقط أن حساباتك البسيطة ستكلف 4% من سرعة الضوء وليس 40% (وهو أمر جيد لأن هذه مجرد عملية حسابية بعيدة الاحتمال).
وستظهر عملية حسابية بسيطة أن الإشارة تصل بعد حوالي 13 مليار سنة من مجرة متراجعة، عندما كانت المسافة الأولية حوالي 420 مليون سنة ضوئية،
ويتطلب متوسط السرعة النسبية بين المجرات حوالي أربعين بالمئة من سرعة الضوء خلال الفترة بأكملها.
وهل تناسب النظريات المقبولة اليوم؟
السنة الضوئية ليست حجمًا. أعني كرة يبلغ قطرها سنة ضوئية
يسأل،
كما قلت - عندما خرج الضوء ربما كانت المجرة على بعد أكثر من 420 مليون سنة ضوئية.
علاوة على ذلك - أثناء حركة الضوء تزداد المسافة بين موقعه ومجرة درب التبانة، فحتى لو كانت المسافة في البداية X سنة ضوئية، فإن الضوء سيصل إلى مجرة درب التبانة بعد أكثر من X سنة.
لا أفهم كيف انتقلت الإشارات من مجرة وهي تبعد عن الأرض حوالي 420 مليون سنة ضوئية،
يتم امتصاصه فقط بعد مرور حوالي 13 مليار سنة.
لا أتذكر الكثير عن الفيزياء الفلكية وعلم الكونيات، لذلك يمكن أن أرتبك وأخطئ فيما أكتب هنا.
ولكن كما كتب تسفي - لا يوجد شيء اسمه المجرة الأبعد
هناك أفق في الكون لا نستطيع أن نرى خلفه بسبب النسبة بين سرعة تمدد الكون وسرعة المناطق الضوئية التي تبتعد عنا بسرعة أكبر من سرعة الضوء – لن نراها أبدا.
إذا كان الكون يتوسع بمعدل متسارع (وهو ما اعتقدوه في المرة الأخيرة التي علمت فيها بذلك)، فيجب أن يتقلص هذا الأفق بمرور الوقت.
ضمن ذلك الجزء من الكون الذي يقع قبل هذا الأفق - يمكننا التحدث عن المجرة الأكثر بعدًا - على الرغم من أنني أعتقد أن هذا أيضًا لا معنى له من حيث تجانس الكون.
يسأل،
تعريف المسافة في علم الكونيات ليس بسيطًا، والأشياء المختلفة، التي تبدو لنا عادةً تعريفات معقولة للمسافة، تحصل على نتائج مختلفة في علم الكونيات (لمزيد من التفاصيل، انظر http://en.wikipedia.org/wiki/Distance_measures_(cosmology)
على أية حال، بما أنه من المفترض أن الكون متجانس (أي أنه لا توجد نقطة واحدة تختلف عن محيطه)، فإن الكون بالضرورة ليس له نهاية. علاوة على ذلك، بما أن الكون، على حد علمنا، مسطح (أي أنه لا يحتوي على بنية "مجال رباعي الأبعاد") - فليس هناك شك في وجود مسافة قصوى بين مجرتين - كل مجرة بعيدة عنا، هناك دائمًا مجرة أبعد.
في ظل كل هذا، ليس هناك ما يمكن الحديث عنه سوى حافة الكون المرئي، أي أبعد نقطة يمكن رؤيتها - هذه النقطة قد تتحرك بعيداً وبالتالي يمكن أن يدخل المزيد من المجرات إلى مجال رؤيتنا وبالفعل، يمكنك اليوم رؤية المجرات التي لم يكن بالإمكان ملاحظتها من مجرة درب التبانة قبل 10 مليارات سنة.
ماكس باور,
التسارع هو في الواقع مفهوم غريب بالنسبة للضوء - ومع ذلك، بما أن التسارع هو تغير في السرعة (سواء بمعنى تغيير مقدار السرعة أو بمعنى تغيير اتجاهها)، فمن المؤكد أن الجاذبية يمكنها تغيير اتجاه الضوء. حركة شعاع الضوء وهذا يحدث بالفعل في عدسات الجاذبية مثل تلك التي تمت مناقشتها في المقال.
إلى والدي، يرجى تحديث معلومات هبوط مركبة الفضاء سويوز اليوم
"جاذبية العنقود سرّعت الضوء القادم من المجرة البعيدة" هل من الممكن تسريع الضوء؟
وبعد 420 مليون سنة من الانفجار، كانت المجرة "الجديدة" على مسافة قصوى تبلغ 840 مليون سنة ضوئية من الأرض. (مع أقصى افتراض أن المجرات تتحرك بسرعة الضوء وفي اتجاهين متعاكسين)
فكيف يمكن أن تصل الإشارات التي أرسلت عندما كانت المسافة القصوى بين المجرات حوالي 800 مليون سنة ضوئية إلى الأرض بعد حوالي 13 مليار سنة؟