هل الكون لا يزال يصنع مجرات جديدة؟
نحن نعتبر المجرات قديمة التكوّن. فمجرتنا، درب التبانة، تشكلت منذ 13.6 مليار سنة، وقد سمح لنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي بالنظر إلى بعض المجرات الأولى في الكون المبكر. ولكن هل لا تزال المجرات تولد اليوم؟
إنه سؤال ممتع لأنه يسمح لنا بالتعمق في عملية تكوين المجرات المعقدة والجميلة. دعونا نلقي نظرة على الاحتمالات.
الإجابة الأولى: لا
المجرات من السهل جدًا التعرف عليها. فهي عبارة عن مجموعات كبيرة من النجوم والغاز والمادة المظلمة. وهي تختلف عن بعضها البعض إلى حد كبير؛ حيث يبلغ عرض المجرة النموذجية حوالي 100000 سنة ضوئية، في حين تبلغ المسافة النموذجية بين المجرات حوالي مليون سنة ضوئية.
مقارنة الحجم والمسافة بين المجرات
قراءة مقترحة
في بعض الأحيان، تندمج المجرات أو تتكتل معًا داخل مجموعات، ولكن مع بعض الاستثناءات، يمكننا إلى حد كبير فصل مجرة عن أخرى. إنها مثل المدن في الريف: المسافة بين المدن أكبر من المدن نفسها، لذلك من السهل رصدها وتحديدها. في بعض الأحيان، تتجمع المدن جنبًا إلى جنب، وفي بعض الأحيان، تلتهم مدينة مترامية الأطراف جيرانها. ولكن في العموم، المدينة مجرد مدينة.
ومع ذلك، فإن تحديد بداية المجرة هو أمر مختلف. نشأت المجرات في الكون المبكر من خلال عملية تدريجية بدأت من تقلبات كثافية صغيرة في الكون المبكر. في ذلك الوقت، ظهرت جيوب صغيرة ذات كثافة أعلى من المتوسط ونمت بشكل مطرد على مدى مئات الملايين من السنين التالية. في البداية، لم يكن بوسع سوى المادة المظلمة أن تتدفق إلى الداخل، حيث كانت المادة العادية مشغولة بالتشابك مع نفسها. ولكن بمجرد أن أصبحت جيوب المادة المظلمة كبيرة بما يكفي، فقد جذبت المادة العادية المحيطة بها.
ومع تراكم المادة العادية، انضغطت وتفتتت وأعطت الضوء للنجوم الأولى. واستمرت هذه المجرات الأولية في استهلاك المزيد من الغاز، والاندماج مع جيرانها والنمو لتصبح المجرات المكتملة التي نراها اليوم.
وبالتالي، فمن نواح عديدة، لم تظهر مجرات جديدة اليوم. فقد انتهت عملية بنائها - زرعها على هيئة اختلافات ضئيلة في الكثافة أو التجمع الأولي للمادة المظلمة - وهي العملية التي حدثت في الكون القديم ولن تتكرر مرة أخرى.
لم تعد هناك مجرات أولية - ولا مزيد من سحب الغاز تنتظر الفرصة للضغط وإنشاء مجرة جديدة - في الكون الحالي.
عندما يتعلق الأمر بالمجرات، فإن ما نراه هو ما نحصل عليه.
الإجابة الثانية: نعم
ولكن هذه مجرد طريقة واحدة لتحديد بداية المجرة. ويمكننا أيضاً أن ننظر إلى خطوة محورية أخرى: ظهور النجوم الأولى. بالعودة إلى تشبيه المدينة، هناك فرق بين التخطيط للمدينة لأول مرة - تحديد حدودها بعلامات حدودية وخطوط مسح - والبدء في انتقال أول الناس إليها.
إذا ركزنا فقط على تكوين النجوم، فسوف نرى أن هذه عملية مستمرة حتى في الكون الحديث. في السنوات الأخيرة، بنى علماء الفلك فهمًا مفصلاً لمقياس يسمى دالة الكتلة النجمية. هذا إحصاء ديموغرافي أساسي يرسم خريطة لعدد النجوم المضيئة في كل مجرة - أو بعبارة أخرى، مقدار الكتلة في شكل نجوم داخل كل مجرة في عصور مختلفة في الكون.
لا تشكل النجوم سوى نسبة ضئيلة من كتلة المجرة؛ ويذهب الباقي إلى المادة المظلمة وكتل عشوائية من الغاز. ومع ذلك، فإن النجوم تجعل المجرة ما هي عليه، وهي أسهل بكثير في المراقبة من أي مكون مجري آخر.
كيف تبدو ولادة المجرة وفق هذا التعريف
وجود مادة مجرية مسبقًا
تكون الكتلة والغاز موجودين بالفعل داخل بنية مجرية كامنة.
بدء تكوين النجوم
تبدأ تلك المواد في إشعال جولات جديدة من تشكل النجوم.
ظهور المجرة للرصد
عندها تصبح المجرة أكثر وضوحًا ومرئية في المشهد الكوني.
النمو أو الاندماج
المجرات الصغيرة قد تواصل بناء النجوم، بينما تنمو الأكبر غالبًا عبر اندماجات متتالية.
مع المسوحات الجديدة التي أخذت عينات من المجرات في جميع أنحاء الكون، اكتشف علماء الفلك مؤخرًا أن دالة الكتلة النجمية آخذة في الارتفاع في جميع المجالات. وهذا يعني أن عدد المجرات الصغيرة والمتوسطة والكبيرة أصبح أكبر مما كان عليه قبل مليارات السنين.
إن المجرات الصغيرة الجديدة لا تأتي من ظهور المجرات البدائية في بذور المادة المظلمة؛ بل هي عبارة عن كتل من المواد موجودة بالفعل والتي بدأت للتو في تكوين النجوم. أما المجرات الأكبر حجماً، من ناحية أخرى، فهي مدفوعة في الغالب بالاندماج المستمر للمجرات الأصغر حجماً.
لذا، وعلى الأقل بطريقة مهمة واحدة، تستمر المجرات الجديدة في الظهور على المشهد الكوني مع إضاءتها بجولات جديدة من تكوين النجوم. لقد كانت موجودة هناك دائمًا، معلقة لمليارات السنين، لكنها الآن فقط تجعل نفسها مرئية. هذه العملية قابلة للتطبيق لأن تكوين النجوم غير فعال بشكلٍ كبير، إذ أن معظم الغاز داخل المجرة لن يتحول إلى نجوم، ويمكن أن يستمر لفترات طويلة جدًا دون استهلاك الكثير من المواد - وقد يستغرق الأمر وقتًا طويلاً حقًا لبدء المجرة في المقام الأول.
الطاقة المظلمة
ولكن من المؤسف أن الحفل لن يدوم إلى الأبد. والمشكلة هنا أن الكون لا يتوسع فحسب، بل إن توسعه يتسارع - وهو التأثير المعروف بالطاقة المظلمة. ورغم أن علماء الفلك ما زالوا لا يفهمون ما الذي يحرك الطاقة المظلمة، فإنهم يستطيعون ملاحظة تأثيراتها على بقية الكون: فهي تعمل على نشر كل شيء.
قبل الذروة وبعدها في تشكل النجوم
كان تكتل المادة أسهل، وكانت معدلات تشكل النجوم أعلى بكثير.
يتباطأ ظهور المجرات الجديدة لأن التمدد المتسارع يجعل تجمع المادة أكثر صعوبة.
ومع تقدم الكون في العمر، يصبح من الصعب على المواد أن تتكتل لتكوين مجرات جديدة وتدفع إلى استمرار تشكل النجوم، والواقع أن ذروة تشكل النجوم قد انتهت منذ مليارات السنين. وبينما تستمر المجرات الجديدة في التوهج، فإن معدل ظهورها يتباطأ، مع ظهور عدد أقل وأقل من المجرات الجديدة كل عام.
ومع ذلك، فإن المجرات الموجودة اليوم ستستمر في التطور، مع استمرار تشكل النجوم وأحداث الاندماج التي تشكل هياكلها وخصائصها. قال أحد علماء الفلك البارزين: "نرى مجرات تشكل نجومًا اليوم، لكن المعدلات أقل بكثير مما كانت عليه خلال ذروة تشكل النجوم".
وما زال لدينا متسع من الوقت - وسوف تستمر المجرات في تشكيل النجوم لمئات المليارات من السنين القادمة - ولكن يتعين علينا أن نستمتع بالحفلة ما دامت مستمرة.
خاتمة
تشكل المجرات موضوعًا لا يزال يثير اهتمام علماء الفلك والفيزياء الفلكية. وقد قدمت الدراسات والملاحظات الحديثة رؤى جديدة حول ما إذا كانت المجرات الجديدة لا تزال تولد اليوم.
نعم ولا
تعتمد الإجابة على تعريف الولادة: هل نقصد البذور الأولى للمجرة أم لحظة بدء تكوين النجوم فيها؟
وسوف يتأثر مستقبل تشكل المجرات بالتوازن بين المادة المظلمة والطاقة المظلمة ومدى توفر الغاز والغبار لتكوين النجوم. وسوف تساعد الدراسة المستمرة لهذه العوامل علماء الفلك على فهم كيفية استمرار المجرات في التغير بمرور الوقت.
من خلال فحص العمليات المشاركة في تشكيل المجرات والحالة الحالية للكون، يلقي العلماء الضوء على هذا الموضوع المعقد والرائع.