اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) لبنة أساسية للحياة في فجر الكون، تغير كثيرا من مفاهيمنا عن المجرات الأولى.

يمثل هذا الاكتشاف - سحابة من الكربون في مجرة بعيدة ومضغوطة كما ظهرت بعد 350 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير - أول اكتشاف لعنصر آخر غير الهيدروجين في الكون. ونشرت نتائج هذه الدراسة في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.

وقال المؤلف المشارك روبرتو مايولينو، أستاذ الفيزياء الفلكية التجريبية في معهد كافلي لعلم الكونيات بجامعة كامبريدج: 'تشير الأبحاث السابقة إلى أن الكربون بدأ يتشكل بكميات كبيرة في وقت متأخر نسبيًا - بعد حوالي مليار سنة من الانفجار الكبير.. لكننا وجدنا أن الكربون تشكل قبل ذلك بكثير، وربما يكون أقدم معدن على الإطلاق'.

وفقا لتقرير مجلة لايف ساينس، يصنف علماء الفلك العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم على أنها معادن. لأنه، بصرف النظر عن الهيدروجين وكميات ضئيلة من الليثيوم، فقد تشكلت هذه العناصر داخل الأفران النارية للنجوم وتوزعت في جميع أنحاء الكون عن طريق انفجارات نجمية تسمى المستعرات الأعظم.

كان يُعتقد في السابق أن عملية إنتاج العناصر الثقيلة وبذرها تستغرق العديد من أعمار النجوم قبل أن تصبح العناصر الثقيلة بما يكفي لتكوين الكواكب متاحة على نطاق واسع. لكن الاكتشاف الجديد يتحدى هذا التصور المسبق.

وقال مايولينو: 'فوجئنا برؤية الكربون في وقت مبكر جدًا من الكون، إذ كان يُعتقد أن النجوم الأولى أنتجت كمية من الأكسجين أكثر بكثير من الكربون.. كنا نعتقد أن الكربون تم تخصيبه في وقت لاحق، من خلال عمليات مختلفة تماما، ولكن حقيقة ظهوره في وقت مبكر جدا تخبرنا أن النجوم الأولى ربما عملت بشكل مختلف تماما'.

ولتحقيق هذا الاكتشاف، استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي للنظر في مجرة قديمة تعرف باسم GS-z12. وباستخدام مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة من التلسكوب، حلل الباحثون هذا الضوء المبكر إلى طيف من الألوان يمكنهم من خلاله قراءة البصمة الكيميائية للمجرة المبكرة.

وما وجدوه في المجرة النائية، والتي كانت أقل كتلة بمقدار 100 ألف مرة من مجرة درب التبانة، كان عبارة عن آثار للأكسجين والنيون ممزوجة بإشارة قوية من الكربون.

من غير الواضح بالضبط كيف يمكن أن يتشكل الكربون في وقت مبكر جدًا من حياة الكون، على الرغم من أنه قد يكون بسبب انهيار النجوم بطاقة أقل مما كان يعتقد في البداية، وفقًا للباحثين. وبما أن الكربون قد تشكل في الأغلفة الخارجية للنجوم، فقد يكون هذا قد مكنه من الهروب وزرع الكون المبكر في وقت أقرب مما كان متوقعًا بدلاً من امتصاصه داخل الثقوب السوداء التي تشكلت من النجوم المنهارة.

وقال المؤلف الرئيسي فرانشيسكو ديوجينيو، عالم الفيزياء الفلكية في معهد كافلي لعلم الكونيات: 'تخبرنا هذه الملاحظات أنه يمكن تخصيب الكربون بسرعة في الكون المبكر.. ولأن الكربون أساسي للحياة كما نعرفها، فليس صحيحًا بالضرورة أن الحياة تطورت في وقت لاحق في الكون. ربما ظهرت الحياة في وقت أبكر بكثير - على الرغم من أنه إذا كانت هناك حياة في مكان آخر في الكون، فقد تكون قد تطورت بشكل مختلف تمامًا عن تلك الموجودة في الكون. لقد حدث ذلك هنا على الأرض'.