تلسكوب فاست الصيني يعيد كتابة قصة تباطؤ تشكل النجوم

لعقود، راقب علماء الفلك الكون وهو يزداد هدوءًا. كانت المجرات ذات يوم مشغولة بجنون، تحول الغاز البارد إلى نجوم جديدة، لكن هذا النشاط تراجع بشكل حاد على مدى مليارات السنين. كان التفسير السائد بسيطًا: كانت المجرات تنفد من الوقود. كان يُعتقد أن غاز الهيدروجين البارد، المادة الخام للنجوم، يُستهلك باطراد ولا يُستبدل بسرعة كافية.

تشير دراسة دولية جديدة إلى أن هذه القصة غير مكتملة. جمع فريق دولي يضم المراصد الفلكية الوطنية الصينية، ومرصد شنغهاي الفلكي، وجامعة شنغهاي جياو تونغ، بين اثنين من أقوى الأدوات في العالم لقياس كمية الهيدروجين المحايد — الغاز البارد الذي يغذي تشكل النجوم — التي كانت موجودة فعليًا خلال الـ 4.5 مليار سنة الماضية.

كانت الأدوات هي التلسكوب الراديوي الكروي ذو الفتحة 500 متر، المعروف باسم فاست، في مقاطعة قويتشو، وأداة التحليل الطيفي للطاقة المظلمة، أو ديسي، في أريزونا. فاست هو أكبر تلسكوب راديوي أحادي الطبق في العالم، وحساسيته تجعله جيدًا بشكل استثنائي في اكتشاف إشارات الهيدروجين الخافتة. أما ديسي، فيرسم خرائط لملايين المجرات عبر أحجام هائلة من الفضاء. معًا، يوفران طريقة لمقارنة معدلات تشكل النجوم مع إمدادات الغاز على نفس المقياس الزمني الكوني.

النتيجة، المنشورة في مجلة نيتشر أسترونومي، هي أن الاثنين لا يسيران على نفس الوتيرة. ضعف تشكل النجوم بشكل كبير، لكن خزان الهيدروجين المحايد لم يجف بنفس المعدل. بعبارة أخرى، لا تزال المجرات تحتوي على plenty من المادة الخام للنجوم. ما يبدو أنها تفقده هو القدرة على معالجته.

يحول هذا الاكتشاف الانتباه من الإمداد إلى العملية. يجب أن يبرد الغاز ويتكتل وينهار تحت الجاذبية قبل أن يشتعل إلى نجوم، ويمكن تعطيل كل من هذه الخطوات. التدفقات الناتجة عن انفجار النجوم، أو التسخين من الثقوب السوداء فائقة الكتلة، أو الاضطراب البسيط لمجرة ناضجة، يمكن أن تجعل الغاز دافئًا جدًا أو منتشرًا جدًا بحيث لا ينهار بكفاءة. يمكن أن تكون المجرة غنية بالغاز ومع ذلك شبه عقيمة.

هذه إعادة الصياغة مهمة لأنها تمس أحد الأسئلة المركزية في تطور المجرات: لماذا بلغ عصر تشكل النجوم في الكون ذروته قبل مليارات السنين وهو يتراجع منذ ذلك الحين. إذا لم يكن استنفاد الوقود هو السبب الرئيسي، فستحتاج نماذج كيفية نمو المجرات وشيخوختها وهدوئها في النهاية إلى مراجعة.

بالنسبة لمجتمع الفلك الصيني، يمثل هذا العمل أيضًا علامة فارقة في التعاون الدولي. تم اقتراح فاست وبناؤه في الصين، لكن علمه الأكثر قيمة يأتي بشكل متزايد من اقترانه بأدوات في أماكن أخرى. يمكن للرصد الراديوي تتبع الغاز البارد الذي لا تستطيع المسوحات البصرية رؤيته، بينما توفر المسوحات الطيفية الكبيرة العينة الإحصائية التي لا يستطيع تلسكوب واحد جمعها بمفرده.

هناك أيضًا درس أوسع لأي شخص يراقب السماء. تاريخ الكون ليس قصة استنفاد بسيطة، مثل نار تحرق آخر جذوعها. إنه أشبه بمطبخ لا تزال فيه المكونات على الأرفف لكنه فقد طهاةه. فهم السبب — وما إذا كان التباطؤ قابلًا للعكس في أي مجرة — سيبقي علماء الفلك مشغولين لسنوات، وسيبقي فرقًا مثل هذه توجه أطباقها وأجهزة التحليل الطيفي الخاصة بها إلى نفس بقع السماء.