خاتم آينشتاين المذهل يكشف عن مناظر لمجرة تبلغ 9.4 مليار سنة ضوئية

الحلقة المنصهرة. (سوراب جها / روتجرز ، جامعة ولاية نيو جيرسي)

واحدة من أروع حلقات أينشتاين التي شوهدت على الإطلاق في الفضاء هي تمكيننا من رؤية ما يحدث في مجرة ​​في فجر التاريخ تقريبًا.

إن مسحات الضوء التي تسمى الحلقة المنصهرة ، التي تمددها وتشوهت بفعل حقول الجاذبية ، هي تضخيم ومضاعفة لمجرة قطع ضوءها 9.4 مليار سنة ضوئية. أعطانا هذا التكبير نظرة ثاقبة نادرة عن 'طفرة المواليد' النجمية عندما كان الكون لا يزال في مهده.

يعتبر التطور المبكر للكون وقتًا صعبًا للفهم. يومض إلى الوجود كما نفهمه منذ ما يقرب من 13.8 مليار سنة ، مع ظهور أول ضوء (نعتقد) حوله بعد مليار سنة . الضوء الذي يسافر لهذه الفترة الزمنية خافت ، ومصادره صغيرة ، والغبار يحجب الكثير منه.

حتى أكثركائنات مضيئة جوهريامن الصعب للغاية رؤيتها عبر هذا الخليج من الزمكان ، لذلك هناك فجوات كبيرة في فهمنا لكيفية تجميع الكون لنفسه من الحساء البدائي.

لكن في بعض الأحيان يقدم لنا الكون نفسه يد العون. إذا جلس جسم ضخم بيننا وبين جسم أبعد ، يحدث تأثير التكبير بسبب انحناء الجاذبية للزمكان حول الجسم الأقرب.

رسم توضيحي لعدسات الجاذبية. ( ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية وإل كالسادا )

أي ضوء ينتقل بعد ذلك عبر هذا الزمكان يتبع هذا الانحناء ويدخل تلسكوباتنا مشوهًا ومشوهًا - ولكنه أيضًا مكبّر ومضاعف. تسمى هذه حلقات أينشتاين ، لأن التأثير قد تنبأ به ، كما خمنته ، ألبرت أينشتاين.

تسمى الظاهرة نفسها بعدسة الجاذبية ، وفي حين أنها أعطتنا بعضًا تمامًاصور مذهلة، فإنه يوفر لنا أيضًا فرصًا رائعة للجمع بين قدرات التكبير الخاصة بنا - التلسكوبات - مع تلك الموجودة في الكون لرؤية الأشياء التي قد تكون بعيدة جدًا عن تحديدها بوضوح ، أو على الإطلاق.

الحلقة المنصهرة (المسماة رسميًا GAL-CLUS-022058s) هي مجرد حلقة آينشتاين ، مكبرة بواسطة مجال الجاذبية حول مجموعة ضخمة من المجرات في كوكبة Fornax. هذا التأثير قوي جدًا لدرجة أن المجرة البعيدة لا تظهر فقط في أربع صور مشوهة ، بل يتم تكبيرها بمعامل 20.

عند دمجها مع تلسكوب هابل الفضائي ، تكون الصور الناتجة مفصلة وحادة مثل الملاحظات المأخوذة بواسطة تلسكوب بفتحة ضخمة تبلغ 48 مترًا. من هذا المنطلق ، توصل فريق من الباحثين بقيادة Anastasio Díaz-Sánchez من جامعة Politécnica de Cartagena في إسبانيا إلى أن الضوء من المجرة قد قطع 9.4 مليار سنة ضوئية.

أربع صور للمجرة. (Díaz-Sánchez et al.، ApJ، 2021)

هذا يعني أنه ينحدر من وقت كان يحدث فيه تشكل النجوم بمعدل هائل - أسرع ألف مرة من تشكل النجوم في مجرة ​​درب التبانة اليوم. يمكن أن يساعدنا تعلم المزيد عن فترة تشكل النجوم هذه في تاريخ الكون على فهم كيفية تطور مجرات اليوم. عادة لا يمكننا رؤية المجرات جيدًا في ذلك الوقت ؛ بالإضافة إلى المسافة ، فهي مغبرة جدًا.

باستخدام صور هابل ، كان الباحثون قادرين على نمذجة تأثير العدسة لإعادة بناء المسحات والازدواجية للحلقة المنصهرة في المجرة التي أنشأتها.

لا يمكن الحصول على مثل هذا النموذج إلا من خلال تصوير هابل ، قال دياز سانشيز . على وجه الخصوص ، ساعدنا هابل في تحديد الصور الأربع المكررة والكتل النجمية للمجرة ذات العدسات.

كشف هذا أن المجرة تقع على ما يسمى بـ التسلسل الرئيسي لمجرات تشكل النجوم - ارتباط بين كتلة المجرة ومعدل تشكل النجوم - حيث تولد النجوم الجديدة بمعدل 70 إلى 170 كتلة شمسية في السنة. على النقيض من ذلك ، فإن درب التبانة لديها معدل تكوين نجمي عدد قليل من الكتل الشمسية كل عام .

ما زلنا لا نعرف الكثير عن الكون المبكر ، وكيف تشكلت النجوم - لكن اصطفافات الصدفة مثل الحلقة المنصهرة تساعدنا في الكشف عن أسرارها.

تم نشر البحث في مجلة الفيزياء الفلكية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.