عدسة كونية تكشف كيمياء مجرة بعيدة سريع
عدسة ضخمة من الجاذبية كبّرت مجرة بعيدة، فأطلّ علماء الفلك على مطبخها الكيميائي. حصل تلسكوب ALMA في صحراء تشيلي على مستقبل جديد يلتقط موجات راديوية بترددات تتراوح بين 67 و116 غيغاهرتز — وكأن مستقبل الراديو تعلّم أخيرًا سماع نطاق كامل من المحطات دفعة واحدة. وعند توجيهه نحو المجرة SPT-S J002706-5007.4، التي استغرق ضوءها نحو 12 مليار سنة للوصول إلينا، شاهد العلماء لأول مرة إشعاع جزيئات كانت تفلت من الرصد سابقًا.
من بين الجزيئات الجديدة: أول أكسيد الكربون (CO) وحمض الهيدروسيانيك (HNC). كشفت إشاراتهما عن وجود سحب غازية كثيفة وساخنة في المجرة، تغمرها أشعة فوق بنفسجية قاسية صادرة عن نجوم فتية. نحو 17% من الغاز في هذه السحب — وكأن كل متر مكعب من هواء المدينة يحتوي فجأة على 170 لترًا من الماء: كمية غير معتادة بالنسبة للفضاء بين النجمي العادي. أما أداة أخرى في التلسكوب، ترى في أطوال موجية أقصر، فقد أظهرت أن المجرة تتكون من كتل مضيئة تولد النجوم، وهذه الكتل تنتج ما يصل إلى نصف الضوء الكلي.
يفتح المستقبل الجديد لتلسكوب ALMA الطريق أمام قياسات دقيقة للمسافات إلى المجرات في عصر كان فيه الكون أصغر بثلاث مرات. جزيئات مثل CO تشع على ترددات محددة بدقة، ومن انزياح هذه الترددات يمكن حساب مدى سرعة ابتعاد المجرة عنا. الأمر أشبه بتحديد سرعة قطار من تغيّر نبرة صافرته. في السنوات القادمة، ستصبح هذه الطريقة أداة رئيسية لرسم خريطة الكون البعيد.
الملخص الأصلي
كما كتبه المؤلفون، بالإنجليزية arXiv:2604.01089
I present the first molecular line survey of the strongly lensed submillimetre galaxy SPT-S J002706-5007.4 ($$z = 3.44$$) using the new Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) Band~2 receivers (67 - 116 GHz), whose commissioning completes ALMA's full (sub-)millimetre frequency coverage. The broad spectral coverage from 76 to 111 GHz of the observations simultaneously accesses a large suite of molecular and atomic emission lines. I report the novel detections of the lines that were hitherto inaccessible at $$z = 3.44$$, CO (3-2) and HNC (4-3), as well as detections of previously-observed CO (4-3) transitions, the neutral carbon line [CI], HCN (5-4), HCO$$^{+}$$ (5-4), and HNC (5-4), with fluxes in line with previous observations. The CO spectral line energy distribution and [CI]/CO line ratios indicate highly excited, dense molecular gas with a strong far-ultraviolet radiation field. The dense gas fraction is estimated at $$17 \pm 9$$ per cent, consistent with other dusty star-forming galaxies selected from wide-area surveys. High-resolution Band 7 continuum imaging reveals a clumpy lensed morphology, with star-forming clumps contributing 30-50 per cent of the total emission. With multiple CO lines accessible across a wide redshift range, ALMA Band 2 is uniquely positioned as the premier tool for robust spectroscopic redshifts at Cosmic Noon and beyond ($$z \sim 1$$-$$6$$), a capability that will be further enhanced by the Wideband Sensitivity Upgrade's full-band coverage in fewer tunings.
جزيء حمض الهيدروسيانيك (HCN) تفوح منه رائحة اللوز المر، لكنه في الفضاء يوجد بكميات هائلة ويعمل كمؤشر على الغاز الكثيف الذي تولد فيه النجوم.