اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي وفرة غير متوقعة من المجرات الساطعة في الكون المبكر، بعد بضع مئات ملايين السنين فقط من الانفجار العظيم، في فترة تعرف بـ "الفجر الكوني". وتشكل هذه المجرات عناقيد نجمية كثيفة ومدمجة بشكل يفوق التوقعات النظرية، مما أثار تساؤلات حول سبب تركيز تشكل النجوم في هذه التجمعات المكثفة وسطحتها العالية.
دراسة جديدة تفسر ظاهرة المجرات الساطعة
نشر باحثان دراسة بعنوان "ضغط إشعاع ليمان-ألفا في العناقيد النجمية الكثيفة: تداعيات على تشكل النجوم والرياح في الفجر الكوني" في مجلة الفيزياء الفلكية. المؤلف الرئيسي شيم إتش مينون، باحث في معهد فلاتيرون للفيزياء الفلكية الحاسوبية، والمؤلف المشارك آرون سميث، أستاذ مساعد فيزياء بجامعة تكساس في دالاس.
دور إشعاع ليمان-ألفا في دفع الغاز
إشعاع ليمان-ألفا (Lyα) ينتج عند انتقال إلكترون في ذرة الهيدروجين من حالة مثارة إلى الحالة الأرضية. ونظرًا لوفرة الهيدروجين في الكون، يعد هذا الإشعاع أداة أساسية لاستكشاف المجرات الأولى والوسط النجمي والبين مجري. أوضح مينون أن إشعاع ليمان-ألفا قادر على دفع الغاز والغبار منخفضي الكثافة بسرعات هائلة، مما يزيل "الضباب" ويجعل العناقيد النجمية الكثيفة مرئية بوضوح.
محاكاة حاسوبية تكشف الآلية
استخدم الباحثان لقطات من محاكيات هيدروديناميكية إشعاعية لسحب غاز تشكل عناقيد نجمية كثيفة، وطبقا كود "كولت" (COLT) لمحاكاة نقل ليمان-ألفا بطريقة مونت كارلو. أظهرت النتائج أن إشعاع ليمان-ألفا ليس قويًا بما يكفي لطرد الغاز في المناطق الكثيفة حيث تتشكل النجوم، حيث تتغلب الجاذبية على ضغط الإشعاع. لكن خارج هذه الخيوط الكثيفة، نجح الإشعاع في طرد الغاز والغبار المنتشرين.
نتائج تغير فهم تشكل النجوم المبكرة
خلصت الدراسة إلى استنتاجين رئيسيين: أولًا، ضغط إشعاع ليمان-ألفا لا يمنع تشكل النجوم بكفاءة في العناقيد الكثيفة. ثانيًا، بمجرد تشبع تشكل النجوم، يصبح هذا الضغط قادرًا على دفع رياح ديناميكية مهمة تطرد الغاز المملأ للحجم، مما يكشف العناقيد النجمية ويسمح بهروب الفوتونات المؤينة وإطلاق تدفقات خارجية من المجرة. هذه الآلية تفسر لماذا ظهرت المجرات المبكرة أكثر سطوعًا مما توقعت النماذج السابقة.
