تلسكوب جيمس ويب يكشف ثقوبًا سوداء ومجرات قديمة تتحدى النظريات الكونية

كشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن مئات من "النقاط الحمراء الصغيرة" المحيرة التي بدأت بالظهور بعد حوالي 650 مليون سنة من الانفجار العظيم، مما يتحدى فهم علماء الفلك للكون المبكر. هذه الأجسام، التي لم تُرَ قبل تشغيل التلسكوب في عام 2022، هي من بين عدة ألغاز، بما في ذلك ثقوب سوداء تبدو كبيرة بشكل مستحيل بالنسبة لعمرها، ومجرات قديمة تخالف النظريات الراسخة للتطور الكوني.

قامت عالمة الفيزياء الفلكية شارلوت ماسون من مركز الفجر الكوني في كوبنهاغن بتحليل طيف الضوء الصادر من إحدى النقاط الحمراء الصغيرة. إذا كانت هذه الأجسام ثقوبًا سوداء محاطة بسحب غازية كثيفة، فإن بعض الضوء يجب أن يتغير بمروره عبر الغاز، لكن تحليل فريقها لم يُظهر ذلك. تشتبه ماسون الآن في أن الغاز قد يكون متكتلًا، مع وجود ثقوب تسمح للضوء بالهروب، وهو ما قد يتوافق بشكل أفضل مع الملاحظات.

الثقوب السوداء التي رصدها تلسكوب ويب في الكون المبكر تصل كتلتها إلى مليار ضعف كتلة الشمس، مما يشكل تحديًا كبيرًا للنظريين. وقالت جيني غرين، عالمة الفيزياء الفلكية في جامعة برينستون: "للوصول إلى هذا الحجم الضخم بهذه السرعة، عليك القيام ببعض الحيل". الانهيار النجمي القياسي قد ينتج ثقوبًا سوداء بذورًا تبلغ كتلتها حوالي 100 كتلة شمسية، لكن الوصول إلى مليار كتلة شمسية بسرعة يتطلب "تغذية قسرية" تتجاوز حد إدينغتون. تشير المحاكاة الحديثة إلى أن التراكم فوق إدينغتون يمكن أن يحدث إذا انتفخ قرص التراكم، مما يسمح للغاز بالتدفق بمعدلات غير عادية. في عام 2024، رصد تلسكوب ويب ثقبًا أسود من حوالي 1.5 مليار سنة بعد الانفجار العظيم يتراكم بمعدل 40 ضعف حد إدينغتون.

نقطة حمراء صغيرة أخرى، يعود تاريخها إلى حوالي 750 مليون سنة بعد الانفجار العظيم، وقد تم تكبيرها بواسطة عدسة الجاذبية لعنقود مجرات أمامي، تم تحديدها على أنها ثقب أسود فائق الضخامة "عارٍ" تبلغ كتلته حوالي 50 مليون كتلة شمسية. نظرًا لعدم وجود نجوم محيطة يمكن تمييزها، قد يكون هذا الجسم قد تشكل من خلال الانهيار المباشر لسحابة غازية بدلاً من بذرة نجمية.

المجرات المبكرة أيضًا ساطعة بشكل مدهش. قدمت راشيل سومرفيل، كبيرة الباحثين في معهد فلاتيرون، محاكاة جديدة في اجتماع في هيلسينغور، الدنمارك، في أبريل 2026. وأوضحت أن تكوين النجوم يتسارع بشكل ملحوظ بعد حوالي 420 مليون سنة من الانفجار العظيم، وبحلول 550 مليون سنة تظهر "مجرة جميلة". أقدم مجرة وجدها تلسكوب ويب كانت موجودة بعد 280 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم. التفسيرات المقترحة للسطوع تشمل تكوين نجوم أكثر كفاءة، أو انفجارات دورية، أو إنشاء نجوم ضخمة للغاية.

كشف جهاز الأشعة تحت الحمراء المتوسطة في تلسكوب ويب أن المجرات المبكرة متنوعة بشكل غير متوقع. بعضها يبدو أنه أزال الغاز والغبار، ويظهر نجومًا عارية فقط، بينما يبقى البعض الآخر غنيًا بالغاز. وفرة النيتروجين في بعض المجرات تشير إلى وجود العديد من النجوم الضخمة جدًا التي انفجرت كمستعرات عظمى، مما أدى إلى بذر المجرات بهذا العنصر.

ترتبط هذه الملاحظات بعصر إعادة التأين، عندما قام الإشعاع الصادر عن المجرات والثقوب السوداء الأولى بتأيين الهيدروجين المحايد، منهيًا العصر المظلم الكوني. يُعتقد أن النجوم الأولى، التي كانت كتلتها مئات أو آلاف المرات من كتلة الشمس، صاغت العناصر الثقيلة ونشرتها عبر المستعرات العظمى. وقالت ليز كريستنسن، عالمة الفيزياء الفلكية في مركز الفجر الكوني: "نحن ننظر إلى الوراء إلى ما خلقنا".