درخشش «ناممکن» کهکشانی در آستانهٔ زمان؛ کشف خیره‌کنندهٔ تلسکوپ جیمز وب
درخشش «ناممکن» کهکشانی در آستانهٔ زمان؛ کشف خیره‌کنندهٔ تلسکوپ جیمز وب
اخترشناسان موفق شده‌اند کهکشانی با نام JADES-GS-z13-1 را مشاهده کنند که تنها ۳۳۰ میلیون سال پس از مه‌بانگ شکل گرفته است؛ اما شگفتی واقعی اینجاست: این کهکشان، تابشی قوی از نوع لایمن-آلفا ساطع می‌کند.
به گزارش نیوزلن و به نقل از سای‌تک‌دیلی، گفته می‌شود که این پدیده طبق نظریه‌های رایج، در آن زمان نباید قابل رؤیت می‌بود؛ زیرا کیهان در مه غلیظی از هیدروژن خنثی پوشیده شده بود که مانع عبور چنین نوری می‌شد.
این یافته می‌تواند زمان‌بندی فرآیند «یونیزاسیون مجدد» — یعنی زمانی که نخستین ستارگان و کهکشان‌ها کیهان را از این مه رها کردند — را به‌کلی بازنویسی کند. برخی احتمال می‌دهند منشأ این تابش، نخستین ستارگان کیهان یا حتی سیاه‌چاله‌ای پرقدرت باشد. در هر حال، JADES-GS-z13-1 به کپسولی کیهانی از گذشته‌های دور بدل شده که ممکن است کلید پاسخ به رازهای بزرگ باشد.
نگاهی به سپیده‌دم کیهانی
یکی از اهداف اصلی تلسکوپ فضایی جیمز وب، نگاه به اعماق زمان است؛ به نخستین دوران پس از مه‌بانگ که نخستین کهکشان‌ها در حال شکل‌گیری بودند. این هدف تاکنون به شناسایی دورترین کهکشان‌های شناخته‌شده منجر شده است؛ که بیشتر آن‌ها از طریق برنامه‌ای به نام «پیمایش عمیق فراکهکشانی پیشرفتهٔ جیمز وب» (JADES) کشف شده‌اند.
با استفاده از حساسیت بی‌نظیر وب نسبت به نور فروسرخ، اخترشناسان می‌توانند بررسی کنند که این کهکشان‌های اولیه چگونه و چه زمانی شکل گرفته‌اند و چه تأثیری بر دوران موسوم به «سپیده‌دم کیهانی» گذاشته‌اند — دوره‌ای که نور ستارگان نخستین، تاریکی کیهان را آغاز به روشن کردن کرد.
دانشمندان با استفاده از تلسکوپ جیمز وب، کهکشان JADES-GS-z13-1 را شناسایی کرده‌اند که 330 میلیون سال پس از انفجار بزرگ وجود داشته و دارای انتشار قدرتمند هیدروژن و مقدار تغییر مکان طول موجی 13 است. این کهکشان به بررسی دوره‌های اولیه کیهان کمک می‌کند.
تأیید فاصلهٔ شگفت‌انگیز یک کهکشان
کهکشان JADES-GS-z13-1 نخستین‌بار در تصاویر دوربین فروسرخ نزدیک وب (NIRCam) دیده شد و فاصله‌اش با استفاده از «انتقال به سرخ» — روشی برای اندازه‌گیری فاصلهٔ اجرام بر پایهٔ کشیده شدن طول موج نورشان در اثر انبساط کیهان — حدود ۱۲٫۹ برآورد شد.
برای تأیید این فاصلهٔ خارق‌العاده، تیمی بین‌المللی به رهبری «یوریس ویت‌استوک» از دانشگاه کمبریج و مرکز سپیده‌دم کیهانی، مشاهدات بیشتری با طیف‌سنج NIRSpec وب انجام دادند. نتیجه حیرت‌انگیز بود: انتقال به سرخ برابر با ۱۳٫۰ تأیید شد — معادل کهکشانی که تنها ۳۳۰ میلیون سال پس از مه‌بانگ قابل رؤیت شده است.
اما نکتهٔ عجیب‌تر، وجود تابشی قوی از نوع خاصی از نور بود که با اتم‌های هیدروژن مرتبط است و به نام تابش لایمن-آلفا شناخته می‌شود؛ پدیده‌ای که انتظار نمی‌رفت در این دورهٔ اولیه از کیهان مشاهده شود.
مه کیهانی که خیلی زود کنار رفت؟
«روبرتو مایولینو» (استاد دانشگاه کمبریج و دانشگاه کالج لندن) می‌گوید: «در آغاز، کیهان در مهی غلیظ از هیدروژن خنثی غرق بود».
وی می‌افزاید: «بخش اعظم این مه طی فرآیندی به نام یونیزاسیون مجدد، حدود یک میلیارد سال پس از مه‌بانگ از بین رفت. حال آن‌که کهکشان GS-z13-1 را در زمانی می‌بینیم که تنها ۳۳۰ میلیون سال از تولد کیهان گذشته، اما با این حال نشانه‌ای واضح از تابش لایمن-آلفا دارد؛ نشانه‌ای که معمولاً فقط پس از برطرف شدن کامل مه قابل مشاهده است. این یافته کاملاً برخلاف پیش‌بینی‌های نظریه‌های فعلی است و همه را شگفت‌زده کرده.»
این تصویر که توسط دوربین NIRCam تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا گرفته شده است، کهکشان دوردست JADES GS-z13-1 (نقطه قرمز در مرکز) را نشان می‌دهد. این تصویر بخشی از برنامه JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) است و به دانشمندان امکان داده تا کهکشان GS-z13-1 را شناسایی و مقدار تغییر مکان طول موج‌های نوری آن (redshift) را تخمین بزنند. حساسیت بالای وب در نور مادون قرمز برای مشاهده چنین کهکشان‌های دوری ضروری است، زیرا نور این کهکشان‌ها در سفر طولانی خود به ما، به طول موج‌های مادون قرمز تغییر مکان داده است.
دگرگونی دیدگاه‌ها دربارهٔ یونیزاسیون مجدد
در دورهٔ یونیزاسیون مجدد، هیدروژن خنثی موجود در فضا مانند شیشه‌ای رنگی، مانع عبور نور فرابنفش پرانرژی از کهکشان‌ها می‌شد. فقط زمانی که تعداد زیادی ستاره شکل گرفت و این گاز را یونیزه کرد، نور توانست آزادانه ساطع شود. بنابراین مشاهدهٔ تابش لایمن-آلفا از کهکشانی در این زمان، پیامدهای عمیقی برای درک ما از تاریخچهٔ کیهان دارد.
«کوین هاین‌لاین» (از دانشگاه آریزونا) می‌افزاید: «با توجه به مدل‌های کنونی، نباید چنین کهکشانی را می‌دیدیم. کیهان اولیه مانند مه غلیظی بود که حتی نورافکن‌های قدرتمند هم نمی‌توانستند از آن عبور کنند، اما اکنون نوری از دل آن مه به ما رسیده است. این تابش، پیامدهای بسیار مهمی برای زمان‌بندی و نحوهٔ یونیزاسیون کیهان دارد.»
