الثبات ـ منوعات

هناك ثلاثة أجسام رُصدت كامنة في ظلمة الفجر الكوني يمكن أن تعمل بالطاقة من خلال الاصطدامات بين الجسيمات المصنوعة ليس من مادة نجمية عادية ولكن من مادة غامضة تعرف بالمادة المظلمة.

وباستخدام بيانات من تلسكوب جيمس ويب الفضائي، قرر فريق من علماء الفيزياء الفلكية النظرية أن ثلاث مجرات - تسمى JADES-GS-z13-0 وJADES-GS-z12-0 وJADES-GS-z11-0 - متوافقة مع ما قد نتوقع إذا كنا ننظر إلى النجوم الفردية الضخمة التي تعمل بتسخين المادة المظلمة، بدلا من الاندماج النووي.

ووفقا لكوزمين إلي وجيليان بولين، من جامعة Colgate وكاثرين فريز من جامعة تكساس، أوستن، يمكن أن يساعدنا هذا النموذج في فهم طبيعة المادة المظلمة وشرح مصدر وفرة الكون من الثقوب السوداء الهائلة.

وهناك الكثير من الثغرات في معرفتنا بالكون، ويمكن للنجوم المظلمة أن تعالج عددا منها.

أولا، هناك مادة مظلمة. لا نعرف ما هي المادة المظلمة، لكننا نعلم أن هناك ما هو أكثر بكثير من المادة العادية التي تشكل إلى حد كبير كل ما يمكننا رؤيته، من المجرات والثقوب السوداء إلى النمل والبسكويت. نحن نعلم هذا لأننا نرى آثاره في الجاذبية - كما لو أن هناك كتلا فقط، كتلة هناك لا يمكننا رؤيتها أو اكتشافها بأي طريقة أخرى.

وهناك مشكلة أخرى هي أننا لم نشاهد في الواقع النجوم الأولى التي احترقت في الكون. لقد رأينا أدلة عليها، لكن ليس النجوم نفسها.

ثم هناك ثقوب سوداء فائقة الكتلة، تدور حولها المجرات. نحن لا نعرف كيف تصبح هذه الأجسام - التي تبلغ كتلتها ملايين إلى مليارات المرات كتلة الشمس - ضخمة جدا.

أخيرا، منذ أن بدأ عملياته في يوليو من عام 2022، حدد تلسكوب JWST عددا كبيرا من المجرات الضخمة في الكون المبكر. 

وتوفر النجوم المظلمة حلا فريدا. نعلم ما هي النجوم العادية: كرات عملاقة من الهيدروجين والهيليوم، في الغالب، ذات نوى شديدة الحرارة ومضغوطة حيث تتصادم الذرات معا في اندماج نووي يولد الحرارة والضوء.

ووفقا للباحثين، فإن نجوم المادة المظلمة ستدعم بإبادة المادة المظلمة بدلا من ذلك. وتقول إحدى نظريات المادة المظلمة إنها تقضي على ذاتها؛ عندما يصطدم جسيمان من المادة المظلمة، فإنهما يمسح أحدهما الآخر في تدمير متبادل واندفاع من الحرارة والضوء.

كان من الممكن أن يكون هناك الكثير من المادة المظلمة في الكون المبكر بموجب هذا النموذج. وكان من الممكن أن تكون قد خلقت نقاطا في نطاق كتلة مليون شمس، ما أدى إلى إلغاء نفسها في فرن الحرارة المشعة مع سطوع مليار شمس.

وتتناسب JADES-GS-z13-0 وJADES-GS-z12-0 وJADES-GS-z11-0، التي شوهدت في مئات الملايين الأولى من السنين بعد الانفجار الكبير، مع الخصائص المتوقعة لمثل هذه الأجسام.

بمرور الوقت، ستنهار مثل هذه النجوم إلى ثقوب سوداء فائقة الكتلة، وهو ما يفسر سبب عدم رؤيتنا لها بعد الآن - ولماذا نرى الكثير من الثقوب السوداء الفائقة الكتلة.

وقد تفسر أيضا سبب عدم وجود الجيل الأول من النجوم، على الرغم من أن النجوم قديمة قدم الكون نفسه يمكن العثور عليها حتى هنا في مجرتنا. وإذا كانت النجوم المظلمة موجودة بالفعل، فإن نجوم الجيل الأول لا تزال موجودة؛ وتبدو مختلفة تماما. إنها مسألة نظرية للغاية ولم يتم التحقق منها بعد؛ قد يتطلب الأمر المزيد من الملاحظات التفصيلية. ووفقا لحسابات الفريق، سيكون للنجوم المظلمة والمجرات المبكرة بصمات هيليوم مختلفة، ويمكننا التمييز بينها من خلال رؤية هذه التواقيع.

ومع ذلك، فإن JWST هو حاليا أقوى تلسكوب فضائي تم بناؤه على الإطلاق. وقد يتطلب الحصول على هذه المعلومات انتظار التلسكوبات المستقبلية.

نُشر البحث في مجلة Proceedings of the National Academy of Sciences.