تلسكوب جيمس ويب يصور "كونًا لا ينبغي أن يكون موجودًا": ثقوب سوداء ضخمة بشكل مذهل، ومجرات مشرقة بشكل غريب، هل نظرية الانفجار العظيم خاطئة؟

تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) يواصل التقاط صور للكون المبكر لا تستطيع النظريات تفسيرها: ثقوب سوداء نمت بسرعة كبيرة جدًا، ومجرات قديمة شديدة السطوع، ومئات الأجرام الغامضة "النقاط الحمراء الصغيرة" التي لم تُرَ من قبل.
(ملخص سابق: محاصران في الفضاء لمدة 9 أشهر >> عاد رائدا فضاء ناسا أخيرًا إلى المنزل، لكنهما يعانيان من آثار جانبية تجعلهما يبدوان أكبر بعشر سنوات)
(خلفية إضافية: ناسا تخطط لاستخدام البلوكشين لتخزين بيانات بشرية مهمة على القمر: لمنع تدمير الأرض)

فهرس المحتويات

Toggle

• ثقب أسود بكتلة تعادل مليار شمس
• المجرات لا تنمو بسرعة فحسب، بل إنها ساطعة بشكل غير معقول
• النقاط الحمراء الصغيرة: "نجوم ثقوب سوداء" محاطة بالغاز؟
• الأدلة تتعارض مع بعضها، والنظريات تصبح أكثر من أن تُختار

تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) في السنوات الأخيرة يوجه سهامه باستمرار نحو الافتراض الأساسي لعلم الفيزياء الفلكية: ما يراه من الكون المبكر لا يتوافق تمامًا مع النظريات الأصلية. ثقوب سوداء نمت لتصبح بكتلة تعادل مليار شمس خلال أقل من مليار سنة بعد الانفجار العظيم، ومجرات قديمة يتجاوز سطوعها بكثير توقعات المحاكاة، ومئات الأجرام الغامضة "النقاط الحمراء الصغيرة" التي لم تُرصد مطلقًا قبل إطلاق JWST في عام 2022.

وبحسب تقرير لمجلة كوانتا ماغازين (Quanta Magazine) استنادًا إلى مقابلات مع العديد من علماء الفيزياء الفلكية، فإن هذه الحيرة تؤدي إلى ظهور موجة جديدة من النظريات التي تحاول تفسير "الكون المستحيل" الذي كشف عنه تلسكوب جيمس ويب الفضائي. ثلاثة ألغاز تتشابك مع بعضها، ولا أحد يجرؤ حاليًا على القول أي تفسير هو الإجابة النهائية.

ثقب أسود بكتلة تعادل مليار شمس

صرحت جيني غرين (Jenny Greene)، عالمة الفيزياء الفلكية في جامعة برينستون، لمجلة كوانتا ماغازين أنه بعد الانفجار العظيم، كان الكون أملسًا بلا ملامح، وبعد بضع مئات الملايين من السنين فقط "نشهد بالفعل نمو ثقوب سوداء بكتلة تعادل مليار شمس". يعتمد حجم الثقب الأسود على حجم البذرة وسرعة نموها؛ لكن انهيار النجوم الأولى يترك على الأكثر بذورًا بكتلة تعادل حوالي 100 مرة كتلة الشمس. ولتنمو إلى مليار مرة في الفترة المبكرة، "يجب إطعامها بالقوة".

كان يُعتقد سابقًا أن نمو الثقوب السوداء له حد أعلى صارم (حد إدنجتون)، لكن المحاكاة الحديثة تظهر أنه إذا توسع قرص التراكم بطريقة معينة، يمكن للغاز أن يتغلب على ضغط الإشعاع، مكونًا "تراكمًا فائق إدنجتون". في عام 2024، رصد JWST ثقبًا أسود عمره حوالي 1.5 مليار سنة بعد الانفجار العظيم، يلتهم المادة بمعدل يبلغ حوالي 40 ضعف حد إدنجتون.

أما النظرية الأخرى فترى أن أكبر الثقوب السوداء لم تكن ناتجة عن نجوم منذ البداية، بل انهارت سحب غازية ضخمة مباشرة لتشكيل بذور بكتلة تعادل حوالي 10,000 مرة كتلة الشمس. تقول غرين: "يمكننا في الكمبيوتر إنتاج ثقوب سوداوية الانهيار المباشر، لكن لا يمكننا إنتاج أعداد كافية لتفسير جميع الثقوب السوداء."

أضافت دراسة حديثة دليلاً جديدًا للانهيار المباشر: نقطة حمراء صغيرة عمرها حوالي 750 مليون سنة بعد الانفجار العظيم، تم تكبيرها بواسطة عدسة الجاذبية، وتم تصنيفها على أنها ثقب أسود فائق الكتلة "مكشوف"، يُقدر كتلته بـ 50 مليون مرة كتلة الشمس، ولا توجد نجوم يمكن التعرف عليها حوله، مما يشير إلى أنه ربما وُلد كبذرة ضخمة قبل أي مجرة.

صرحت جيني غرين: "من الواضح أن هناك اختلافات في طريقة نمو الثقوب السوداء لم نفهمها بعد."

المجرات لا تنمو بسرعة فحسب، بل إنها ساطعة بشكل غير معقول

لم يُحل لغز الثقوب السوداء بعد، كما أن العديد من المجرات المبكرة التي اكتشفها JWST "ساطعة جدًا" أيضًا. عرضت راشيل سومرفيل (Rachel Somerville)، عالمة في معهد فلاتيرون (Flatiron Institute)، أحدث المحاكاة في مؤتمر عُقد في هيلسينغور، الدنمارك، في أبريل من هذا العام: "قبل الانزياح الأحمر 15 (270 مليون سنة) لم يحدث الكثير، وعند الانزياح الأحمر 9 (550 مليون سنة) صنعنا مجرة جميلة." لكن أقدم مجرة وجدها JWST موجودة بعد حوالي 280 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم، أي قبل الجدول الزمني للمحاكاة بفارق كبير.

اقترح المنظرون عدة تفسيرات: ربما كانت كفاءة تحويل الغاز إلى نجوم في المجرات المبكرة أعلى، أو أن تكوين النجوم حدث في انفجارات متقطعة، أو أن البيئة المبكرة فضلت النجوم عالية السطوع. قالت سومرفيل ضاحكة: "لقد انتقلنا تقريبًا من وجود عدد كبير جدًا من المجرات المبكرة لا يمكن تفسيرها، إلى وجود عدد كبير جدًا من النظريات لتفسيرها."

اكتشف جهاز MIRI أيضًا أن خصائص المجرات المبكرة تختلف اختلافًا كبيرًا. قال حكيم عاطف (Hakim Atek) من جامعة السوربون لمجلة كوانتا ماغازين: "بعض المجرات تبدو وكأنها أفرغت من كل الغاز والغبار، ولا نرى سوى نجوم مكشوفة؛ بينما أخرى مليئة بكميات هائلة من الغاز."

يشير هذا إلى أن تكوين النجوم قد يكون سلسلة من دورات الانفجارات المتتالية، وهناك مجموعة أخرى من المجرات ذات نسبة نيتروجين عالية بشكل غير طبيعي، مما يشير إلى وجود عدد كبير من النجوم الضخمة بشكل خاص في الكون المبكر.

النقاط الحمراء الصغيرة: "نجوم ثقوب سوداء" محاطة بالغاز؟

من بينها، قد تكون النقاط الحمراء الصغيرة أكثر الألغاز غرابة.

شارلوت ماسون (Charlotte Mason)، عالمة الفيزياء الفلكية في مركز كوزميك داون (Cosmic Dawn Center) في كوبنهاغن، اعتادت استخدام الرسومات لفهم ألغاز الكون، وقد امتلأت مذكراتها مؤخرًا برسومات النقاط الحمراء الصغيرة. هذه الأجرام بدأت تظهر بكثرة بعد حوالي 650 مليون سنة من الانفجار العظيم، ولم تُرصد من قبل.

أحدث فكرة ترى أن النقاط الحمراء الصغيرة قد تكون ثقوبًا سوداء مغلفة بغاز كثيف، وتمثل جرمًا جديدًا بالكامل هو "النجم الثقب الأسود"، حيث يشع الغلاف الغازي الكثيف مثل الغلاف الجوي للنجم. حللت ماسون طيف نقطة حمراء صغيرة، ومن الناحية النظرية، فإن سحابة الغاز الكثيفة ستسبب تغييرات معينة في جزء من الضوء، لكنها لم ترَ ذلك.

اعترفت لمجلة كوانتا ماغازين: "ماذا نفعل الآن؟ نبدأ من جديد. إذا جعلت الغاز على شكل كتل ورسمت فجوات حول الثقب الأسود، ينبغي أن أحصل على إشارة أقرب."

الأدلة تتعارض مع بعضها، والنظريات تصبح أكثر من أن تُختار

عندما تتصادم الألغاز الثلاثة، تتعارض الأدلة في الواقع. الثقب الأسود الذي يلتهم بشراهة بـ 40 ضعف حد إدنجتون في عام 2024 يدعم نظرية "البذور الصغيرة + التراكم فائق إدنجتون"؛ لكن الثقب الأسود "المكشوف" الذي تبلغ كتلته 50 مليون مرة كتلة الشمس يدعم بدوره نظرية "البذور الكبيرة + الانهيار المباشر".

على جانب المجرات، فإن تنوع بيانات MIRI يعني أيضًا أنه لا يوجد سيناريو واحد يمكن تطبيقه على جميع المجرات المبكرة. ربما يكون قول غرين هو الأكثر دقة: الاختلافات موجودة بوضوح، وليست إجابة واحدة قياسية.

الخبر السار هو أن الأدوات تتطور. تقول سومرفيل إن المحاكاة العددية "تحقق تقدمًا كبيرًا جدًا"، مما سيساعد في تفسير الكون ذي الانزياح الأحمر العالي؛ يذكر عاطف أنه بعد مطابقة المجرات المرصودة مع أفضل نظير محاكي، يمكن استنتاج تاريخ تكوين النجوم بالكامل.

بالنظر إلى أبعد من ذلك، فإن إشعاع المجرات والثقوب السوداء يؤين محيط الهيدروجين المتعادل، مما يمثل نهاية العصور المظلمة للكون؛ تحترق النجوم الأولى بسرعة وتنفجر كمستعرات عظمى، لتزرع عناصر جديدة مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين والفوسفور والحديد، وهي المواد الخام للكواكب والحياة. تقول ليز كريستنسن (Lise Christensen)، عالمة الفيزياء الفلكية في مركز كوزميك داون، بصراحة: "نحن ننظر إلى الوراء نحو ما خلقنا." قد تكون هذه أول فرصة للبشرية لرؤية من أين أتت بأعينهم.