دانشمندان دورترین کهکشان را کشف کردند

یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان، از جمله محققان در مرکز اخترفیزیک | دانشگاه هاروارد و اسمیتسونین دورترین جرم نجومی را مشاهده کرده اند: یک کهکشان.

نامزد کهکشانی با نام HD1 حدود 13.5 بیلیون سال نوری از ما فاصله دارد. این تیم دو ایده پیشنهاد می‌کند: HD1 ممکن است با سرعت شگفت‌انگیزی ستاره‌ها را تشکیل دهد و احتمالاً حتی خانه ستارگان جمعیت III، اولین ستارگان جهان است – که تاکنون هرگز مشاهده نشده‌اند. از طرف دیگر، HD1 ممکن است حاوی یک سیاهچاله بسیار پرجرم با جرمی حدود 100 میلیون برابر خورشید ما باشد.

فابیو پاکوچی، نویسنده اصلی مطالعه MNRAS، یکی از نویسندگان مقاله کشف در ApJ و ستاره‌شناس مرکز اخترفیزیک می‌گوید: «پاسخ به سؤالاتی در مورد ماهیت یک منبع تا این حد می‌تواند چالش برانگیز باشد. “مثل حدس زدن ملیت یک کشتی از روی پرچمی است که برافراشته است (در حالی که در ساحل دور است، با کشتی در وسط تند باد و مه غلیظ). شاید بتوان برخی رنگها و اشکال پرچم را دید (اما نه به طور کامل).

HD1 در نور ماوراء بنفش بسیار درخشان است. برای توضیح این موضوع، پاکوچی می‌گوید: «برخی فرآیندهای انرژی در آنجا اتفاق می‌افتند یا بهتر است بگوییم بیلیونها سال پیش رخ داده‌اند».

در ابتدا، محققان تصور کردند که HD1 یک کهکشان ستاره‌افشان استاندارد است، کهکشانی که با سرعت بالایی ستاره‌ها را ایجاد می‌کند. اما پس از محاسبه تعداد ستاره‌هایی که HD1 تولید می‌کرد، آنها به “نرخ باورنکردنی دست یافتند – HD1 هر سال بیش از 100 ستاره تشکیل می‌داد. این حداقل 10 برابر بیشتر از آن چیزی است که ما برای این کهکشان‌ها انتظار داریم.”

این زمانی بود که تیم شروع به شک کرد که HD1 ممکن است ستاره‌های عادی و روزمره را تشکیل ندهد.

پاکوچی می‌گوید: اولین جمعیت ستارگانی که در کیهان شکل گرفتند، پرجرمتر، درخشانتر و داغتر از ستارگان مدرن بودند. “اگر فرض کنیم ستارگان تولید شده در HD1 اولین ستارگان یا “جمعیت III” هستند، می‌توان ویژگی‌های آن را راحتتر توضیح داد. در واقع، ستارگان جمعیت III قادر به تولید نور UV بیشتری نسبت به ستارگان عادی هستند که می‌تواند درخشندگی فرابنفش افراطی HD1 را روشن کند.”

جدول زمانی اولین نامزدهای کهکشان و تاریخ کیهان را نشان می‌دهد. اعتبار: Harikane و همکاران، NASA، EST و P. Oesch/Yale.

با این حال، یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم می‌تواند درخشندگی فوق‌العاده HD1 را نیز توضیح دهد. همانطور که مقدار زیادی گاز را می بلعد، فوتون‌های انرژی بالا ممکن است از ناحیه اطراف سیاهچاله ساطع شوند.

اگر اینطور باشد، این سیاهچاله با فاصله بسیار زیاد، اولین سیاهچاله کلان پرجرم شناخته شده برای بشر است که در مقایسه با رکورددار کنونی، در زمان بسیار نزدیکتر به انفجار بزرگ مشاهده شده است.

آوی لوب، ستاره‌شناس مرکز اخترفیزیک و یکی از نویسندگان مطالعه MNRAS، می‌گوید: «HD1 نشان دهنده یک نوزاد غول پیکر در اتاق زایمان کیهان اولیه است. این رکورد بالاترین انتقال اختروش به سرخ را تقریباً دو برابر می‌کند که یک شاهکار قابل توجه است.

HD1 پس از بیش از 1200 ساعت رصد با تلسکوپ سوبارو، تلسکوپ VISTA، تلسکوپ مادون قرمز بریتانیا و تلسکوپ فضایی اسپیتزر کشف شد.

یوئیچی هاریکانه، ستاره‌شناس دانشگاه توکیو که این کهکشان را کشف کرد، می‌گوید: «پیدا کردن HD1 از بین بیش از 700000 جرم، کار بسیار سختی بود. رنگ قرمز HD1 با ویژگی‌های مورد انتظار یک کهکشان در فاصله 13.5 بیلیون سال نوری به طرز شگفت‌آوری مطابقت داشت.

این تیم سپس مشاهدات بعدی را با استفاده از آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA) انجام داد تا فاصله‌ای را تأیید کند که ۱۰۰ میلیون سال نوری دورتر از GN-z11، رکورددار کنونی دورترین کهکشان، فاصله دارد.

با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، تیم تحقیقاتی به زودی بار دیگر HD1 را رصد خواهند کرد تا فاصله آن از زمین را تأیید کنند. اگر محاسبات فعلی درست باشد، HD1 دورترین و قدیمی‌ترین کهکشانی خواهد بود که تاکنون ثبت شده است.

مشاهدات یکسان به تیم اجازه می‌دهد تا هویت HD1 را عمیق‌تر کند و صحت یکی از تئوری‌هایشان را تأیید کند.

لوب می‌گوید: «چند صد میلیون سال پس از انفجار بزرگ، سیاهچاله‌ای در HD1 باید با سرعتی بی‌سابقه از دانه‌ای عظیم رشد کرده باشد. بار دیگر، به نظر می‌رسد که طبیعت از ما تخیلی‌تر است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Scientists have spotted the farthest galaxy ever

by Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics APRIL 7, 2022

https://phys.org/news/2022-04-scientists-farthest-galaxy.html