UDFy-38135539

UDFy-38135539 (المعروف أيضًا باسم "HUDF.YD3") هو مُعرّف حقل هابل فائق العمق (UDF) لمجرة تم حسابها اعتبارًا من أكتوبر 2010 أن يكون لها وقت سفر ضوئي يبلغ 13.1 مليار سنة ^{[ 2 ]} بمسافة مناسبة حالية تبلغ حوالي 30 مليار سنة ضوئية .

اكتُشف هذا الجسم بواسطة ثلاثة فرق في سبتمبر 2009 باستخدام صور حساسة بالأشعة تحت الحمراء التقطها تلسكوب هابل الفضائي ، وتم تحديده من قبل هذه الفرق على أنه المصدر UDF-38135539 ( R Bouwens et al. ^{[ 1 ]} )، والمصدر HUDF.YD3 (A Bunker et al. ^{[ 5 ]} )، والمصدر 1721 (R McLure et al. ^{[ 6 ]} ). ونُشرت نتائج هذا الاكتشاف أيضًا في مجلة الفيزياء الفلكية ، والإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية . وقد حددت جميع الفرق، بشكل مستقل، أن المصدر على الأرجح مجرة ​​بعيدة للغاية، نظرًا لعدم وجود ضوء قابل للقياس في الأطوال الموجية المرئية (نتيجة امتصاص غاز الهيدروجين على طول خط الرؤية). وبعد اكتشاف هذه المجرة البعيدة المحتملة، استهدف فريق آخر هذا الجسم باستخدام مطيافية أرضية لتأكيد المسافة، مسجلاً انزياحًا أحمر مقداره z=8.6 ^{[ 4 ]} . ومع ذلك، تشير محاولات تكرار هذه الملاحظة بقوة إلى أن الادعاء الأصلي كان خاطئًا، مما يعني أن المجرة لا تملك حاليًا سوى تقدير ضوئي للانزياح الأحمر. ^{[ 7 ]}

تم تصويرها لأول مرة بواسطة تلسكوب هابل الفضائي ضمن مشروع " حقل هابل فائق العمق" ، الذي كان آنذاك الصورة الأكثر تفصيلاً للفضاء السحيق. ^{[ 2 ]} رُصدت المجرة في أغسطس وسبتمبر 2009. ^{[ 2 ] [ 8 ]} نُشرت بيانات الصورة للمجتمع العلمي، مما أدى إلى اكتشاف المجرة من قبل فرق بوينز، ^{[ 1 ]} وبانكر، ^{[ 5 ]} وماكلور، ^{[ 6 ]} ثم الحملة الطيفية التي قام بها فريق لينرت وزملاؤه.

استنادًا إلى بيانات هابل وحدها، يُحتمل أن تكون المجرة جرمًا أحمر اللون بطبيعته وقريبًا نسبيًا من الأرض ، ^{[ 2 ]} ولذلك، كان من الضروري تأكيد ذلك باستخدام أجهزة طيفية حساسة . وقد جرت محاولة ذلك باستخدام وحدة ييبون التابعة لتلسكوب " إيبون" الكبير جدًا والمجهز بنظام سينفوني ، والواقعة على قمة سيرو بارانال في صحراء أتاكاما في تشيلي . ^{[ 2 ] [ 8 ] [ 9 ] [ 10 ]} رصد فريق لينرت المجرة لمدة 16 ساعة، ثم حللوا نتائجهم على مدى شهرين، ونشروا نتائجهم في مجلة نيتشر في أكتوبر 2010. ^{[ 4 ]} ومنذ ذلك الحين، فشلت قياسات أكثر حساسية في تكرار النتيجة، مما يشير إلى أن الادعاء الطيفي كان خاطئًا. ^{[ 11 ]}

تقع هذه المجرة في كوكبة فورناكس ، ويُقدّر أنها كانت تحتوي على ما يقارب مليار نجم ، ^{[ 12 ]} على الرغم من أن قطرها لم يتجاوز عُشر قطر مجرتنا درب التبانة ، وكتلة نجومها أقل من 1% من كتلة نجوم درب التبانة. ووفقًا للينرت (من مرصد باريس )، كانت تُشكّل نفس عدد النجوم سنويًا كما في مجرتنا، لكن نجومها كانت أصغر حجمًا وأقل كتلة، مما جعلها "مُكثّفة في تكوين النجوم". ^{[ 13 ]}

تبلغ مسافة انتقال الضوء الذي نلاحظه من UDFy-38135539 (HUF.YD3) أكثر من 4 مليارات فرسخ فلكي ^{[ 12 ]} (13.1 مليار سنة ضوئية )، وتبلغ مسافة إضاءته 86.9 مليار فرسخ فلكي (حوالي 283 مليار سنة ضوئية). ^{[ 14 ]} هناك عدد من مقاييس المسافة المختلفة في علم الكونيات ، وكل من "مسافة انتقال الضوء" و"مسافة اللمعان" تختلف عن المسافة المتحركة أو "المسافة الحقيقية" المستخدمة بشكل عام في تحديد حجم الكون المرئي ^{[ 15 ] [ 16 ]} (يتم تعريف المسافة المتحركة والمسافة الحقيقية على أنهما متساويتان في الوقت الكوني الحالي، لذلك يمكن استخدامهما بشكل متبادل عند الحديث عن المسافة إلى جسم ما في الوقت الحاضر، لكن المسافة الحقيقية تزداد مع مرور الوقت بسبب توسع الكون، وهي المسافة المستخدمة في قانون هابل ؛ انظر استخدامات المسافة الحقيقية لمزيد من المعلومات حول المعنى الفيزيائي لمفهوم "المسافة" هذا). ترتبط _مسافة اللمعان DL بعامل يُسمى "المسافة العرضية المتحركة" DM بالمعادلة DL = (1 + _z ) _DM ، _حيث z هو الانزياح نحو الأحمر، والمسافة العرضية المتحركة تساوي المسافة القطرية المتحركة (أي المسافة المتحركة بين جسم ما وكوكبنا) في كون مسطح مكانيًا. ^{[ 17 ] [ 18} ] لذا، مع DL = 86.9 مليار فرسخ فلكي _و z = 8.55 ^، ستكون المسافة المتحركة حوالي 9.1 مليار فرسخ فلكي (حوالي 30 مليار سنة ضوئية). ^{[ 3 ]}

انبعث ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي نرصده الآن من المجرة على شكل إشعاع فوق بنفسجي قرب نهاية حقبة كان الكون فيها مليئًا بالهيدروجين الذري، الذي كان يمتص عند أطوال موجات الأشعة فوق البنفسجية. ولأن ضوء المجرة وحده لم يكن كافيًا لتأيين منطقة واسعة وجعلها شفافة، يشتبه العلماء في أن مجموعة من المجرات الأصغر حجمًا وغير المكتشفة ساهمت في إعادة التأيين التي جعلت مجرة ​​UDFy-38135539 مرئية.

كانت فترة ولادة النجوم في الكون هي حقبة إعادة التأين . كانت النجوم الأولى في الكون ضخمة، حيث كانت تُؤيّن الهيدروجين في البيئة المحيطة بها ( ترينتي ). ^{[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ]}

يُعتقد أن المجرة UDFy-38135539 (HUDF.YD3) من أوائل المجرات التي رُصدت في حقبة إعادة التأين. ^{[ 2 ]} علّق برانت روبرتسون، عالم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، على الدراسة قائلاً: "تتواجد هذه المجرة في فترة مميزة للغاية من تاريخ الكون، حيث كانت خصائص الغاز في الكون تتغير بسرعة، ولذلك قد تُعلّمنا هذه المجرة وغيرها الكثير عن التاريخ المبكر للكون". ^{[ 13 ]} يقول ميشيل ترينتي، عالم الفلك الذي لم يشارك في الدراسة ولكنه قدّم تعليقًا نُشر مع التقرير، إن اكتشاف هذه المجرة البعيدة يُمثّل "قفزة نوعية في علم الكونيات الرصدي". ^{[ 13 ]}

يأمل العلماء في العثور على مجرات أقدم؛ إلا أنه كلما اقتربنا من نقطة الانفجار العظيم، قلّ عددها، وأصبحت أقل سطوعًا في المتوسط. ولذلك، سيزداد صعوبة العثور عليها، نظرًا لضعف سطوعها وقلة النجوم المرئية فيها. ^{[ 19 ]} يقول ترينتي إنه سيتم الإعلان قريبًا عن أرقام قياسية جديدة لأبعد المجرات، ولكن لن تتحقق سوى مكاسب تدريجية في المسافة حتى يبدأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا بالعمل، وهو ما حدث في عام 2022.

رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي مجرات تبعد أكثر من 13.4 مليار سنة ضوئية، أي بعد أقل من 300 مليون سنة من الانفجار العظيم. ويذكر بريمر أن هذا التلسكوب، بالإضافة إلى التلسكوب الأوروبي العملاق للغاية (ELT ) الذي سيحتوي على مرآة قطرها خمسة أضعاف مرآة ييبون، ^{[ 10 ]} والمقرر مبدئيًا إطلاقه في عام 2024، سيمكن من دراسة المجرات على هذه المسافات الشاسعة بمزيد من التفصيل. ^{[ 22 ]} ويؤكد لينرت أن هذا الاكتشاف ليس "الحد الأقصى، بل ربما ليس حتى قريبًا منه".

في ذلك الوقت، قال ترينتي إن الانزياح الأحمر 8.6 من المرجح أن يكون أعلى ما يمكننا الوصول إليه باستخدام الجيل الحالي من التلسكوبات الأرضية، ولكن مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي، "قد يكون من الممكن العثور على بعض المجرات التي يصل انزياحها الأحمر إلى 10". ^{[ 19 ]} وقد تم الإبلاغ لاحقًا عن مرشحين بانزياحات حمراء أعلى من UDFy-38135539، ولكن لم يتم تأكيدها بعد باستخدام أجهزة قياس الطيف الضوئي، ^{[ 2 ]} على سبيل المثال UDFj-39546284 و MACS0647-JD .

• GRB 090423 هو انفجار أشعة غاما، والذي كان يحمل الرقم القياسي لأبعد جسم، ولا يزال أبعد جسم مع انزياح طيفي أحمر.
• تم وصف الطرق المستخدمة لتحديد المسافات إلى الأجسام الكونية البعيدة جدًا في " سلم المسافة الكونية ".