اخترفیزیکدانان کم‌نورترین کهکشانی را تأیید ‌کردند که تا به حال در کیهان اولیه دیده شده است!!!

تصویر NIRCam با رنگ کاذب از خوشه Abell 2744. اعتبار: طبیعت (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-05994-w

یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری اخترفیزیکدانان UCLA وجود کم‌نورترین کهکشانی را تایید کرده‌اند که تا به حال در کیهان اولیه دیده شده است. این کهکشان که JD1 نام دارد یکی از دورترین کهکشان‌هایی است که تا به امروز شناسایی شده است و نمونه‌ای از کهکشان‌هایی است که در مه اتم‌های هیدروژن باقی مانده از انفجار بزرگ سوختند و به نور اجازه دادند تا در جهان بتابد و آن را به شکلی درآورد که امروزه وجود دارد.

این کشف با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا انجام شد و یافته‌ها در مجله نیچر منتشر شده است.

در اولین بیلیون سال زندگی کیهان، یک دوره حیاتی در تکامل آن بود. پس از انفجار بزرگ، تقریباً 13.8 بیلیون سال پیش، جهان به اندازه کافی منبسط و سرد شد تا اتمهای هیدروژن تشکیل شوند. اتمهای هیدروژن فوتونهای فرابنفش ستارگان جوان را جذب می‌کنند. با این حال، تا زمان تولد اولین ستارگان و کهکشانها، جهان تاریک شد و وارد دوره‌ای شد که به عنوان عصر تاریک کیهانی شناخته می‌شود.

ظهور اولین ستاره‌ها و کهکشانها چند صد میلیون سال بعد جهان را در نور پرانرژی فرابنفش غرق کرد که شروع به سوزاندن یا یونیزه کردن مه هیدروژنی کرد. این امر به نوبه خود، فوتون‌ها را قادر می‌سازد تا در فضا سفر کنند و جهان را شفاف نشان دهند.

تعیین انواع کهکشان‌هایی که در آن دوران تسلط داشتند – که عصر یونیزه شدن مجدد نامیده می‌شود – یک هدف اصلی در نجوم امروزی است، اما تا زمان توسعه تلسکوپ وب، دانشمندان فاقد ابزار حساس فروسرخ مورد نیاز برای مطالعه نسل اول کهکشان‌ها بودند.

گیدو رابرتز-بورسانی، محقق فوق دکتری UCLA و نویسنده اول این مطالعه گفت: «بیشتر کهکشان‌هایی که تاکنون با JWST پیدا شده‌اند، کهکشان‌های درخشانی هستند که کمیاب هستند و گمان نمی‌رود که به‌ویژه نماینده کهکشان‌های جوانی باشند که در کیهان اولیه زندگی می‌کردند.» “به این ترتیب، اگرچه مهم است، اما تصور نمی‌شود که آنها عوامل اصلی باشند که در تمام آن مه هیدروژنی سوختند.

از سوی دیگر، تعداد کهکشان‌های بسیار کم نور مانند JD1 بسیار بیشتر است، به همین دلیل است که ما معتقدیم که آنها نماینده کهکشانی هستند که فرآیند یونیزاسیون مجدد را انجام داده‌اند و به نور فرابنفش اجازه می‌دهند بدون مانع در فضا و زمان حرکت کند.

تصویری از کهکشان JD1 (داخلی)، که در پشت یک کهکشان خوشه‌ای درخشان به نام Abell2744 قرار دارد. اعتبار: Guido Roberts-Borsani/UCLA); تصاویر اصلی: ناسا، ESA، CSA، دانشگاه فناوری سوئینبرن، دانشگاه پیتسبورگ، STScI

JD1 آنقدر کم نور و دور است که مطالعه‌اش بدون تلسکوپ قدرتمند چالش‌برانگیز است. JD1 در پشت خوشه بزرگی از کهکشان‌های مجاور به نام آبل 2744 قرار دارد که قدرت گرانشی ترکیبی آن خم می‌شود و نور JD1 را تقویت می‌کند و باعث می‌شود که بزرگ‌تر و 13 برابر درخشان‌تر از آنچه در غیر این صورت بود به نظر برسد. این اثر که به عنوان عدسی گرانشی شناخته می‌شود، شبیه به این است که یک ذره‌بین نور را در میدان دید خود تحریف و تقویت می‌کند. بدون عدسی گرانشی، JD1 احتمالاً دیده نمی‌شد.

محققان از ابزار طیف‌نگار نزدیک به فروسرخ تلسکوپ وب، NIRSpec، برای به دست آوردن طیف نور مادون قرمز از کهکشان استفاده کردند که به آنها اجازه می‌دهد سن دقیق و فاصله آن از زمین و همچنین تعداد ستاره‌ها و میزان غبار و غبار سنگین را تعیین کنند. عناصری که در طول عمر نسبتاً کوتاه خود شکل داده است.

ترکیبی از بزرگنمایی گرانشی کهکشان و تصاویر جدید از یکی دیگر از ابزارهای نزدیک به مادون قرمز تلسکوپ وب، NIRCam، همچنین این امکان را برای تیم فراهم کرد تا ساختار کهکشان را با جزئیات و وضوح بی‌سابقه مورد مطالعه قرار دهد و سه توده دراز غبار و غبار را آشکار کند. گازی که در حال تشکیل ستاره هستند. این تیم از داده‌های جدید برای ردیابی نور JD1 به منبع و شکل اصلی خود استفاده کرد و یک کهکشان فشرده را نشان داد که فقط کسری از اندازه کهکشان‌های قدیمی‌تر مانند کهکشان راه شیری با 13.6 بیلیون سال قدمت است.

از آنجایی که نور برای سفر به زمین زمان می‌برد، JD1 تقریباً 13.3 بیلیون سال پیش دیده می‌شود، زمانی که جهان تنها حدود 4 درصد از سن کنونی خود را داشت.

توماسو ترئو، استاد فیزیک و نجوم دانشگاه UCLA و نویسنده دوم این مطالعه گفت: «قبل از روشن شدن تلسکوپ وب، درست یک سال پیش، ما حتی نمی‌توانستیم امید هم داشته باشیم که چنین کهکشانی کم نور را تأیید کنیم. ترکیب JWST و قدرت بزرگ‌نمایی عدسی‌های گرانشی یک انقلاب است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astrophysicists confirm the faintest galaxy ever seen in the early universe

by Holly Ober, University of California, Los Angeles JUNE 1, 2023

https://phys.org/news/2023-06-astrophysicists-faintest-galaxy-early-universe.html