تقول ناسا إن مجموعة جديدة من صور تلسكوب هابل الفضائي، تُظهر مجرات بعيدة انحنت على هيئة أقواس بفعل الجاذبية، تخدم غرضين. ومن المتوقع أن تسفر هذه الصور عن نتائج خاصة بها حول المادة المظلمة، وأن تهيّئ العلماء للكمّ الأكبر بكثير من هذه الأجرام الذي يُفترض أن يوفره تلسكوب نانسي غريس رومان الفضائي.

إعلان

هذه الأجرام هي العدسات الجاذبية، وهي ظاهرة تنبأ بها ألبرت أينشتاين. فعندما تقع مجرة ضخمة أو عنقود مجرات أمام مجرة أبعد، فإن جاذبيتها تشوّه الضوء القادم من الخلفية وتكبّره. وهي تعمل كعدسة طبيعية تتيح لعلماء الفلك رؤية أبعد مما يستطيع أي تلسكوب تحقيقه بمفرده. وفي المعرض، تصطف كل مجرة خلفية بدقة تقارب التطابق خلف مجرة أمامية، فتظهر على هيئة أقواس مشوّهة ومكبّرة حول الجرم الأقرب.

البحث عن تكتلات صغيرة من المادة المظلمة

تكشف درجة التشوه مقدار الكتلة التي تحويها المجرة الأمامية وكيفية توزعها، بما في ذلك المادة المظلمة غير المرئية. ويخطط الباحثون لتحويل عينة كبيرة ومتنوعة من العدسات إلى نماذج عدسات لهذا الغرض، وقالت ناسا إن الجهد قد ينتهي بدعم إحدى نظريات المادة المظلمة أو استبعادها.

تُعد دقة هابل محورية في هذا الاختبار. فبالاقتران مع نماذج دقيقة، ينبغي أن تتيح صوره للباحثين رصد اضطرابات صغيرة في الأقواس تكشف عن تكتلات صغيرة من المادة المظلمة لم تُكتشف من قبل. وقد يؤكد العثور عليها نظرية المادة المظلمة الباردة، التي ترى أن كثيرًا من هذه التكتلات موجود، وتزن كل منها بين مليون ومليار مرة كتلة الشمس. وللمقارنة، تقدّر الوكالة هالة المادة المظلمة المحيطة بمجرة درب التبانة بنحو 1.3 تريليون كتلة شمسية.

تلسكوبان مختلفان ومهمتان مختلفتان

يعمل هابل أساسًا في الضوء المرئي والأشعة فوق البنفسجية، مع نطاق محدود من الأشعة تحت الحمراء، ويتفوق في تقديم مشاهد مفصلة للأجرام المنفردة. أما رومان فيعتمد في الغالب على الأشعة تحت الحمراء مع بعض الضوء المرئي، ويمسح مساحات أوسع بكثير من السماء، لذا يُتوقع أن يرصد عددًا أكبر بكثير من العدسات. وإذا عثر رومان على مثال مثير للاهتمام بشكل خاص، فقد يُستعان بهابل لمتابعة أقرب. كما يعتزم الباحثون استخدام الدراسة المفصلة لصور هابل لبناء أداة للعثور بكفاءة على أقواس مماثلة في بيانات رومان.

رُصدت هذه العدسات القوية أولًا بواسطة مطياف الطاقة المظلمة (Dark Energy Spectroscopic Instrument) في كيت بيك، ثم صوّرها هابل، ومن المقرر أن يرصدها رومان لاحقًا.

إعلان

المجرات العدسية نفسها

معظم المجرات العدسية في المعرض إهليلجية، وتصفها ناسا بأنها أقدم وأكثر كثافة وأكثر إحكامًا. وبعضها ليس كذلك، ويمكن للباحثين استخدام هذه الاستثناءات لتتبع كيفية تطور المجرات. يبدو أن للمجرتين الأماميتين في اللوحتين B وF أذرعًا حلزونية، بينما تبدو المجرة في اللوحة G ممتدة، وإن كانت الوكالة تقول إن ذلك قد يكون خدعة منظور.

اللوحة D غير معتادة لأن مجرتها الأمامية تحمل حارة غبار مرئية، وهي سمة نادرة في العدسات. وتقترح ناسا أن المجرة الخلفية هناك قد تكون في الواقع حلقة أينشتاين انقطع مظهرها بسبب ذلك الغبار. ولأن الغبار يحجب الأشعة تحت الحمراء بدرجة أقل، فقد تكشف رصدات رومان بالأشعة تحت الحمراء ما إذا كانت الأقواس تلتحم في حلقة أكمل.

حلقات ورباعيات وألوان

تتخذ الصور العدسية نفسها أشكالًا عدة. تُظهر اللوحة F حلقة أينشتاين، حيث يكون الاصطفاف دقيقًا إلى حد أن المجرة الخلفية تكاد تلتف بالكامل حول العدسة. وتُظهر اللوحتان C وI كل منهما مجرة خلفية تتكرر أربع مرات؛ وفي C، من المرجح أن العقد المزدوجة مناطق مكثفة لتشكّل النجوم. أما في اللوحة A، فتعمل مجرتان أماميتان معًا على ثني مجرة خلفية إلى زوج متماثل من الأقواس، وهو ترتيب يُعرف باسم القوس والقوس المقابل.

يختلف اللون من قوس إلى آخر. فالأقواس المائلة إلى الزرقة تشير إلى نجوم فتية، والمائلة إلى الحمرة إلى نجوم أقدم، وهي فروق سيدرسها التلسكوبان معًا لمعرفة كيف تكونت المجرات في الكون المبكر.

المصادر