كيف تزفر المجرات غازها ✛ ✎

الأصل: "Outflows in the Early Universe: Neutral gas Absorption in Galaxies at z > 3 from low-resolution JWST Spectroscopy"
arXiv:2607.20606v1 · 2026-07-22 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 2 دقيقة
تلسكوب «جيمس ويب» يرصد مجرات بعيدة وهي تقذف غازها البارد، فتحرم نفسها من وقود النجوم الجديدة.

بعد ملياري سنة فقط من الانفجار العظيم، كانت المجرات الضخمة المجرة (galaxy) تزفر غازها بالفعل عائدة إلى الفضاء. وقد رصد تلسكوب «جيمس ويب» ذلك عبر الأثر الأصفر للصوديوم — ذاك اللون المألوف في أضواء الشوارع. يظهر هذا الأثر عندما يمتص الغاز البارد الضوء. وفي المجرات، يُعد هذا الغاز الوقود الأساسي لولادة النجوم.

خطوط الصوديوم الصفراء في طيف المجرة هي بمثابة توقيع الغاز البارد الوسط بين النجمي (interstellar medium؛ الوسط الرقيق بين النجوم) المختبئ خلف غبار الغبار الكوني (cosmic dust) الكثيف.

لمعرفة أين يذهب الوقود، درس علماء الفلك بقيادة ماتيو سابوري 811 مجرة بعيدة المجرة ذات الانزياح الأحمر (redshift؛ تمدد الضوء بفعل توسع الكون) يتراوح بين 3 و7. واستخدموا تقنية التحليل الطيفي (spectroscopy) — وهي طريقة تُحلل الضوء إلى ألوانه، كما تخلق قطرة المطر قوس قزح. بحثوا في كل طيف عن انخفاض عند طول موجة الصوديوم. ولم يُعثر على إشارة مؤكدة إلا في 20 مجرة المجرة، لكنها تحديدًا كانت الأكثر كتلة وغبارًا. ومن بين تلك التي ضعف فيها تشكل النجوم (star formation؛ عملية ولادة النجوم)، بلغت نسبة التي تظهر هذا الزفير 43%. وأظهرت التقديرات أن الغاز يتدفق خارجًا أسرع مما يتحول إلى نجوم جديدة — بمعدل يصل إلى 12 كتلة شمسية في السنة.

في المجرات التي لا تكاد تولد نجومًا جديدة، تهب الرياح المحايدة بشكل متكرر — تقريبًا في واحدة من كل اثنتين.

فما الذي يدفع الغاز إذن؟ على الأرجح الإشعاع القوي الصادر من النجوم الضخمة الفتية، وأحيانًا من نواة مجرة نشطة (active galactic nucleus) — ثقب أسود فائق الكتلة يلتهم المادة في المركز. تفرغ هذه الرياح خزانات الوقود البارد، فيخبو تشكل النجوم. وهكذا تنتقل المجرات المبكرة المجرة من شبابها الهائج إلى نضجها الهادئ. حكاية خطين أصفرين في قوس قزح الضوء كشفت كيف تعلم الكون التنفس قبل مليارات السنين من وجودنا.

خطوط الصوديوم الصفراء التي تكشف عن زفير المجرات، هي نفسها التي تجعل أضواء الشوارع تتوهج بلون كهرماني.

N_{\text{NaI}} = 1.13 \times 10^{20} \frac{EW}{f_{lu} \lambda_{lu}^2} \, \text{cm}^{-2}
العلاقة بين العرض المكافئ لخط امتصاص Na I D (EW) وعدد الذرات على طول خط البصر (N_NaI) بافتراض غاز شفاف بصريًا.
\dot{M}_{\text{out}} = 1.2 \, M_\odot \, \text{yr}^{-1} \left( \frac{\Omega}{0.4 \cdot 4\pi} \right) \left( \frac{R_{\text{out}}}{1 \, \text{kpc}} \right) \left( \frac{v_{\text{out}}}{200 \, \text{km/s}} \right) \left( \frac{EW}{1 \, \text{Å}} \right)
معدل قذف الكتلة (Ṁ_out) كدالة للزاوية الصلبة للتدفق (Ω)، ونصف قطره (R_out)، وسرعته (v_out)، والعرض المكافئ المقيس.
العلماء
Alan GuthAlexander FriedmannAndrei LindeGeorges LemaîtreJames PeeblesAdam Riess
المفاهيم
مجرات الكون المبكر تدفق مجري خارجي تشكل النجوم في الكون المبكر مجرات ذات انزياح أحمر عالٍ شذوذ شفافية الغبار تدفق فائق السرعة غاز تشكل النجوم انفجار روماني مصادر جيمس ويب الحمراء انفجار نجمي حبيبة غبار تراكم الغاز تلسكوب جيمس ويب الفضائي الفضاء بين النجمي العصور المظلمة لا غاوسية مجرة قزمة فويد