المجرات القزمة فائقة الخفوت تكشف أسرار الكون المبكر

تُعد المجرات القزمة فائقة الخفوت من أصغر المجرات المعروفة التي تدور حول درب التبانة، ويعتقد علماء الفلك أنها بقايا قديمة تعود إلى نشأة الكون. استخدم باحثون من مركز أوسكار كلاين وتعاون LYRA مجموعة جديدة من المحاكاة الحاسوبية المتقدمة لإظهار أن هذه المجرات الخافتة قد تكشف كيف أثرت ظروف الكون المبكر في نمو المجرات وتشكّل النجوم.

قاد الدراسة أزاده فتاحي، أستاذ مشارك في مركز أوسكار كلاين، بالتعاون مع باحثين من جامعة دورهام وجامعة هاواي، ونُشرت النتائج في مجلة الملاحظات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية (MNRAS). وأوضحت فتاحي أن المشروع تضمن تقديم مجموعة جديدة من المحاكاة الكونية التي تركز على أضعف المجرات في الكون بدقة غير مسبوقة، مع أكبر عينة من هذه المجرات تم محاكاتها على هذا المستوى من الدقة.

المجرات القزمة وأبعادها الدقيقة

تعتبر المجرات القزمة أصغر بكثير من درب التبانة، وتتكون داخل هالات من المادة المظلمة صغيرة الحجم كما تنبأت بها النماذج الكونية القياسية. وأضعف هذه المجرات شديدة الهشاشة وتقع على حدود فهم العلماء الحالي لتشكّل المجرات والمادة المظلمة.

تشرح فتاحي أن المجرات الأصغر تسمى المجرات القزمة فائقة الخفوت، والتي تقل كتلتها بمليون مرة عن كتلة درب التبانة أو حتى أقل، مما يجعل محاكاتها ونمذجتها تحدياً كبيراً.

كيف تكشف المحاكاة عن تاريخ الكون

تقدم المحاكاة الجديدة صورة أوضح ومنهجية لتشكّل هذه المجرات عبر التاريخ الكوني، حيث يشبّه شون براون، الباحث الرئيسي أثناء عمله في مركز أوسكار كلاين وجامعة دورهام، الأمر بنمو النباتات والمحاصيل التي تتأثر بحالة الطقس، فخصائص المجرات القزمة اليوم تعكس الظروف التي كانت سائدة في الكون في زمن أبكر بكثير.

تُعد هذه المحاكاة مهمة لأنها لا تقتصر على إعادة تكوين المجرات القزمة فحسب، بل تقترح أن هذه الأجسام القريبة يمكن أن تكشف عن "مناخ" الكون المبكر. اختبر الفريق تأثير افتراضات مختلفة حول الإشعاع المبكر على قدرة هالات المادة المظلمة الصغيرة على تكوين النجوم.

تأثير الظروف المبكرة على المجرات القزمة

درس الباحثون فرضيتين حول خصائص الكون عندما كان عمره أقل من 500 مليون سنة، لفهم تأثير ذلك على خصائص هذه المجرات الصغيرة اليوم، حين يبلغ عمر الكون 13 مليار سنة. وأظهرت النتائج أن المجرات القزمة فائقة الخفوت حساسة جداً لهذه التغييرات، بينما المجرات الأكبر مثل درب التبانة لا تتأثر بشكل ملحوظ.

يضيف براون أن الظروف المبكرة قد تحدد ما إذا كانت هذه المجرات الصغيرة ستصبح مرئية أو تبقى هالات مظلمة بلا نجوم، مما قد يساعد العلماء في اختبار فرضيات فيزياء الكون المبكر من خلال الملاحظات المستقبلية.

دور مرصد فيرا سي روبن في اختبار النظريات

تأمل فرق الفلك أن يكشف مرصد فيرا سي روبن عن معظم المجرات القمرية لدرب التبانة، وقد توفر هذه الاكتشافات رؤى حول الظروف التي سادت بعد الانفجار العظيم مباشرة. وتقول فتاحي إن هذه الملاحظات القادمة ستسمح بتقييد صورة الكون في مراحله الأولى، وهو أمر لا يمكن الوصول إليه حالياً من خلال الملاحظات الأخرى.

وترتبط هذه النتائج بالاكتشافات الحديثة التي أجراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي كشف عن مجرات ضخمة ومضيئة في الكون المبكر، مما يطرح تحديات للنظريات الحالية. وتوضح فتاحي أن المجرات القزمة فائقة الخفوت القريبة قد توفر طريقة بديلة لدراسة تلك الحقبة.

التحديات الحسابية والأسئلة المستقبلية

تطلبت دراسة هذه المجرات الخافتة قوة حوسبة كبيرة، إذ استغرقت المحاكاة أكثر من ستة أشهر لإتمامها، وأنتجت بيانات ضخمة بحجم حوالي 300 تيرابايت، مما استدعى تحديث العديد من الخوارزميات للتعامل مع هذه الكمية الكبيرة من البيانات.

أُجريت معظم الأعمال على الحاسوب العملاق COSMA 8، الذي يستضيفه معهد الكونيات الحاسوبية في جامعة دورهام نيابة عن منشأة الحوسبة عالية الأداء DiRAC في المملكة المتحدة. وتعتزم فتاحي وفريقها استخدام هذه المحاكاة للإجابة على أسئلة كبيرة في مجال تكوين المجرات والبنى الكونية، مثل مكان وجود الجيل الأول من النجوم وما يمكن أن تكشفه المجرات القزمة فائقة الخفوت عن طبيعة المادة المظلمة.

المصدر: "LYRA ultra-faints: the emergence of faint dwarf galaxies in the presence of an early Lyman–Werner background" بقلم شون تي براون، أزاده فتاحي، تاليس إيه جوتكي، سيلفيا بلوكينجر، خواكين سوريدا، سوناك بوس، جيسيكا إي دوبل، روديجير باكمور وأدريان جنكينز، 24 أبريل 2026، مجلة الملاحظات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.