الباحثون يستخدمون المجرة كعدسة مكبرة عملاقة لدراسة قلب الكون الفتى

استخدم علماء الفلك المجرة كعدسة مكبرة عملاقة للنظر في تجمعات المجرات في قلب الكون الفتي.

وأعطى "التلسكوب الكوني"، أول رؤية متعمقة لسحب الغاز الهائلة التي تكثفت ببطء لتغذية تشكل النجوم والمجرات بعد وقت قصير من الانفجار العظيم.

ولا يزال من الممكن ملاحظة هذه السحب من الغاز المحايد المنتشر، والمعروفة باسم أنظمة Damped Lyman-α (DLAs)، لكنها ليست سهلة.

وكان على فريق دولي من الباحثين استخدام أداة جديدة فريدة من نوعها، إلى جانب تلسكوب قوي وقليل من المساعدة من الطبيعة لمراقبتها.

وقال معد الدراسة البروفيسور جيف كوك من جامعة سوينبرن للتكنولوجيا في أستراليا: "تعد DLAs ضرورية لفهم كيفية تشكل المجرات، ولكن من الصعب للغاية مراقبتها تقليديا. ومن خلال استخدام الإمكانات القوية لـ W.M. مرصد Keck، بعض المحاذاة العرضية للمجرات، والنسبية العامة لأينشتاين، نحن قادرون على مراقبة ودراسة هذه الأشياء المهمة بشكل كبير بطريقة جديدة تماما، ما يمنحنا نظرة ثاقبة حول كيفية تشكل النجوم والكواكب من حولنا".

وفي السابق، استخدم علماء الفيزياء الفلكية الكوازارات - الثقوب السوداء الهائلة، التي ينبعث منها الضوء - كإضاءة خلفية لاكتشاف غيوم DLA.

وعلى الرغم من أن هذه الطريقة تسمح للعلماء بتحديد مواقع DLA بدقة، فإن الضوء المنبعث من النجوم الزائفة يعمل فقط كأسياخ صغيرة عبر سحابة ضخمة، ما يعيق الجهود المبذولة لقياس الحجم الإجمالي والكتلة.

ووجدت الدراسة الجديدة طريقة للتغلب على المشكلة، باستخدام مجرة ​​ذات عدسات جاذبية وطيف مجال متكامل لمراقبة اثنين من DLA - والمجرات المضيفة في الداخل - التي تشكلت منذ حوالي 11 مليار سنة، بعد فترة ليست طويلة من الانفجار العظيم.

ويتيح التحليل الطيفي للمجال المتكامل قياس أطياف العديد من المواضع في المجرة، على سبيل المثال، في وقت واحد.

ويقول الخبراء إن DLAs ليست مهمة للغاية فحسب، بل إنها ضخمة أيضا، وسيستغرق الأمر أكثر من 50000 سنة للسفر عبر كل منها.

وبعد الانفجار العظيم، عملت DLA كمشاتل مجرية، ما أدى إلى تكوين المجرات المكونة من النجوم والغاز.

لكن مراقبتها كانت صعبة لأنها مصنوعة في الغالب من الهيدروجين، الذي لا يلمع أو يتوهج.

وتسمح قراءات الطيف لعلماء الفيزياء الفلكية "برؤية" العناصر الموجودة في الفضاء السحيق من خلال بصماتها الذرية غير المرئية في الصور.

ويساعد هذا في فهم مدى انتشار الغاز وحركته والتكوين الأولي لـ DLAs.

وعادة ما يكون جمع القراءات عملية طويلة ومضنية. لكن الفريق حل المشكلة عن طريق إجراء تحليل طيفي متكامل للمجال باستخدام Keck Cosmic Web Imager الذي يمكنه جمع الأطياف على أجزاء كثيرة من DLAs في وقت واحد.

وسمح هذا الابتكار، إلى جانب مجرة ​​الخلفية العدسة الجاذبة والممتدة والمشرقة، للباحثين برسم خريطة للغاز المنتشر في اثنين من DLA.