وجد علماء الفلك الذين يتطلعون إلى تحديد موعد حدوث تجدد الكون بعض أقدم المجرات بعد حوالي 800 مليون سنة من الانفجار العظيم. تم تأكيد عمر مجرة واحدة من خلال توقيع الهيدروجين المحايد المميز في 787 مليون سنة بعد الانفجار الكبير. والنتيجة هي أول تأكيد للعمر لما يسمى مجرة التسرب في ذلك الوقت البعيد ، وهي التي تحدد بدقة متى بدأت حقبة التأين على الأرجح.
فترة إعادة التأيين هي أقرب فترة زمنية يمكن للفلكيين ملاحظتها. خلق الانفجار العظيم ، قبل 13.7 مليار سنة ، كونًا حارًا غامضًا. بعد حوالي 400000 سنة ، بردت درجات الحرارة ، وانضمت الإلكترونات والبروتونات لتكوين هيدروجين محايد ، وتم إزالة اللغط. في وقت ما قبل مليار سنة بعد الانفجار العظيم ، بدأ الهيدروجين المحايد في تكوين النجوم في المجرات الأولى ، والتي تشع الطاقة وتغير الهيدروجين إلى التأين. على الرغم من أنه ليس حساء البلازما السميك في الفترة السابقة بعد الانفجار العظيم ، إلا أن هذا التكوين النجمي بدأ حقبة إعادة التأيين.
يعرف علماء الفلك أن هذه الحقبة انتهت بعد حوالي مليار سنة من الإنفجار الكبير ، ولكن عندما بدأ ذلك كان بعيد المنال.
قال ماسامي أوتشي ، الذي قاد فريقا من الفلكيين الأمريكيين واليابانيين ينظرون إلى عصر إعادة التأيين: "نحن نبحث عن المجرات المتسربة". "نستخدم فلاتر ذات لون أحمر تدريجيًا تكشف عن زيادة أطوال موجات الضوء ومشاهدة المجرات التي تختفي من أو" تسقط "الصور التي تم إنشاؤها باستخدام تلك الفلاتر. يمكن أن تخبرنا المجرات الأقدم والأبعد عن "الفلاتر" للمرشحات الأكثر احمرارًا والأطوال الموجية المحددة عن مسافة المجرات وعمرها. ما يجعل هذه الدراسة مختلفة هو أننا قمنا بمسح منطقة أكبر بأكثر من 100 مرة عن تلك السابقة ، ونتيجة لذلك ، كان لديها عينة أكبر من المجرات المبكرة (22) من المسوحات السابقة. بالإضافة إلى ذلك ، تمكنا من تأكيد عمر مجرة واحدة ". "بما أنه تم العثور على جميع المجرات باستخدام تقنية التسرب نفسها ، فمن المرجح أن تكون في نفس العمر."
كان فريق Ouchi قادرًا على إجراء مثل هذا الاستطلاع الضخم لأنهم استخدموا مرشحًا مخصصًا باللون الأحمر الفائق وغير ذلك من التطورات التكنولوجية الفريدة الأخرى في الحساسية الحمراء على الكاميرا واسعة النطاق لتلسكوب Subaru الذي يبلغ طوله 8.3 متر. قدموا ملاحظاتهم من 2006 إلى 2009 في حقل Subaru Deep Field و Great Observers Origins Deep Survey North. ثم قارنوا ملاحظاتهم مع البيانات التي تم جمعها في دراسات أخرى.
تساءل علماء الفلك عما إذا كان الكون خضع لإعادة التأين على الفور أو تدريجياً بمرور الوقت ، ولكن الأهم من ذلك أنهم حاولوا عزل عندما بدأ الكون في إعادة التأيين. قياسات كثافة المجرة والسطوع هي المفتاح لحساب معدلات تكوين النجوم ، والتي تخبر الكثير عما حدث متى. نظر الفلكيون إلى معدلات تكوين النجوم ومعدل تأين الهيدروجين.
باستخدام بيانات من دراستهم وغيرها ، قرروا أن معدلات تكوين النجوم كانت أقل بشكل كبير من 800 مليون سنة إلى حوالي مليار سنة بعد الانفجار الكبير ، ثم بعد ذلك. وبناءً على ذلك ، حسبوا أن معدل التأين سيكون بطيئًا جدًا خلال هذا الوقت المبكر ، بسبب انخفاض معدل تكوين النجوم.
"لقد فوجئنا حقًا بأن معدل التأين يبدو منخفضًا جدًا ، مما سيشكل تناقضًا مع ادعاء القمر الصناعي WMAP التابع لناسا. وخلص إلى أن إعادة التأيين بدأت في موعد لا يتجاوز 600 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. نعتقد أن هذا اللغز يمكن تفسيره بمعدلات إنتاج فوتونية مؤينة أكثر كفاءة في المجرات المبكرة. ربما كان تكوين النجوم الضخمة أكثر قوة مما كان عليه في المجرات اليوم. وأوضح أن عددًا أقل من النجوم الضخمة ينتج فوتونات مؤينة أكثر من العديد من النجوم الصغيرة.
سيتم نشر البحث في عدد ديسمبر من مجلة الفيزياء الفلكية.
المصدر: EurekAlert
