کشف نور ستارگان برای اولین بار از کهکشان‌های یک اختروش!!

تصویر جیمزوب از اختروش HSC J2236+0032 (چپ) برای نشان دادن اختروش (مرکز) و نور کهکشان با اختروش استخراج شده (راست) بزرگ‌نمایی شد. (دینگ، اونوی، سیلورمن و همکاران)

برای اولین بار، نور ستارگان در کهکشانهایی شناسایی شده است که با خشم تغذیه سیاهچاله‌ها در اولین بیلیون سال وجود کیهان می‌سوزند.

منطقی است که این سیاهچاله‌های پرجرم فعال – که به عنوان اختروش شناخته می‌شوند – کهکشان‌هایی در اطراف خود دارند. اما در طول چنین فواصل زیادی، هر نور ستاره‌ای در آنها قبلاً غیرممکن بوده است و اخترشناسان را سردرگم می‌کند که چگونه چنین اجرام هیولایی در چنین فاصله زمانی کوتاهی شکل گرفته و رشد می‌کنند.

اکنون، با ترکیب داده‌های تلسکوپ سوبارو در هاوایی و تلسکوپ فضایی جیمز وب، یک تیم بین‌المللی بزرگ توانسته‌اند دو کهکشان اختروش را در اوایل کیهان کاوش کنند تا درباره این زمان اسرارآمیز در تاریخ همه چیز بیشتر بدانند.

این تحقیق توسط اخترفیزیکدانان Xuheng Ding و John Silverman از مؤسسه Kavli برای فیزیک و ریاضیات جهان (Kavli IPMU) در ژاپن و Masafusa Onoue از مؤسسه Kavli برای اخترشناسی و اخترفیزیک در چین رهبری شد.

“این اولین باری است که ما کهکشانهای میزبان را از این سنین پایین در کیهان می‌بینیم. این امر تنها به لطف تصاویر عمیق جیمزوب امکان‌پذیر است که ما را قادر می‌سازد تا نور اختروش را مدل‌سازی کرده و از آن کم کنیم تا کهکشان میزبان را آشکار کنیم.” اخترشناس Chien-Hsiu Lee از رصدخانه W. M. Keck توضیح می‌دهد.

ما قبلاً اختروش‌هایی را از این عصر دیده‌ایم، اما آن‌قدر درخشان بودند که نمی‌توان نور آن‌ها را برای آشکار کردن کهکشان میزبان کم کرد.»

تصویری از یک اختروش اولیه کیهان. (ESO/M. Kornmesser)

خود سیاهچاله‌ها نوری را که ما بتوانیم در حال حاضر تشخیص دهیم از خود ساطع نمی‌کنند. در واقع آنها به خاطر آن مشهور هستند.

اما یک سیاهچاله فعال موضوع کمی متفاوت است. خوب، نه سیاهچاله. هنوز تاریکی تاریک است. این چیزی است که در فضای اطراف آن اتفاق می افتد. سیاهچاله فعال سیاهچاله‌ای است که مواد کافی برای تغذیه در مجاورت خود دارد. این ماده در اطراف سیاهچاله می‌چرخد و در اثر اصطکاک و گرانش تا میلیون‌ها درجه گرم می‌شود تا در سراسر طیف الکترومغناطیسی درخشان شود.

در یک اختروش مواد به قدری در حال چرخش است که به طور مثبت در طول دوران فضا-زمان شعله‌ور می‌شود. به این ترتیب می‌توانیم آنها را در طلوع کیهانی، دوره‌ای ببینیم که اولین بیلیون سال پس از انفجار بزرگ را در بر می‌گیرد. حتی در آنجا، آنها هنوز نسبتاً ضعیف هستند. شما هرگز اختروش طلوع کیهانی را با چشم غیرمسلح یا تلسکوپ معمولی نمی‌بینید، اما در سالهای اخیر تلسکوپهای قدرتمند ما به تعداد فزاینده‌ای آنها را پیدا کرده‌اند.

اینها همه سوالاتی را ایجاد کرده است، از جمله: چگونه می‌توانیم ابرسیاهچاله‌های پرجرم را، به زودی پس از انفجار بزرگ تا این اندازه بزرگنمایی کنیم؟ محیط کهکشانی آنها چگونه است؟ ما هنوز در مورد سوال اول کمی سردرگم شده‌ایم، اما در نهایت در مورد سوال دوم پاسخ می‌گیریم.

دو کهکشان اختروش مورد بحث HSC J2236+0032 و HSC J2255+0251 نام دارند و ما تقریباً 860 میلیون سال پس از انفجار بزرگ آنها را رصد می‌کنیم. آنها در یک نظرسنجی که با استفاده از سوبارو انجام شد، به همراه JWST برای مطالعه دقیق‌تر آنها پیدا شدند.

ابرسیاهچاله‌های بسیار پرجرم در مرکز این دو کهکشان اختروشی به ترتیب 1.4 بیلیون و 200 میلیون برابر خورشید جرم دارند. این امر اجازه می‌دهد تا محدودیتهایی بر روی میزان نور تولید شده توسط فعالیت سیاهچاله اعمال شود، زیرا محدودیتی برای سرعت تغذیه سیاهچاله وجود دارد.

محققان این نور را از مشاهدات JWST کم کردند که باعث شد نور تولید شده توسط کهکشان‌های میزبان: نور ستاره‌هایشان، درخشان شود.

با این حال، حتی بیشتر از این، نور کهکشانها محققان را قادر ساخت تا جرم کهکشانها را محاسبه کنند – به ترتیب 130 بیلیون و 30 بیلیون برابر جرم خورشید.

این مهم است زیرا چیزی را به ما می‌گوید که در مورد کهکشانهای اولیه کیهان نمی‌دانستیم. توده‌های سیاه‌چاله‌های پرجرم و کهکشان‌های آن‌ها در کیهان از نزدیک به هم مرتبط هستند. اگر جرم یک سیاهچاله را بدانید، جرم یک کهکشان در اطراف آن و برعکس، حتی برای کهکشان‌های کوچک را می‌توان پیش‌بینی کرد.

ما مطمئن نیستیم که چرا این اتفاق می افتد، آیا این خاصیت سیاهچاله است که رشد کهکشانها را در گذشته از یک نقطه خاص محدود می‌کند، یا اینکه کهکشانها و ابرسیاهچاله‌های پرجرم با هم رشد می‌کنند، اما یافتن سیاهچاله‌ها در اوایل جهان ممکن است به ما کمک کند.

J2236+0032 و J2255+0251 هر دو با این نسبت جرم بین یک ابرسیاهچاله پرجرم و کهکشان آن سازگار بودند. این نشان می‌دهد که این رابطه قبلاً در زمان تولد اولین ابرسیاهچاله‌های پرجرم برقرار بود و به اخترشناسان یک نقطه داده جدید برای کار در حین مدل‌سازی تکامل اولیه کیهان می‌دهد تا بفهمند که چیزها در طلوع کیهانی چگونه رخ داده‌اند.

اینکه آیا این امر برای همه کهکشان‌های اولیه کیهان درست است یا نه، هنوز باید بررسی شود. دو کهکشان نمونه بسیار بزرگی نیست، بنابراین محققان برای اطلاعات بیشتر به عقب برخواهند گشت. آنها زمان رصد بیشتری را با جیمزوب رزرو کرده‌اند و امیدوارند در مورد چگونگی شکل‌گیری اولین کهکشان‌ها اطلاعات بیشتری کسب کنند.

آنها در مقاله خود می‌نویسند: “مشاهدات مداوم جیمزوب نمونه بسیار بزرگتری را به ما می‌دهد و به ما امکان می‌دهد مدلهای بهتری را برای تکامل متقابل سیاهچاله‌ها و جمعیت‌های ستاره‌ای در کهکشان‌ها محدود کنیم.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

For The First Time, Starlight From Quasar Galaxies Has Been Detected at The Dawn of The Universe

29 June 2023

ByMICHELLE STARR

https://www.sciencealert.com/starlight-from-quasar-galaxies-has-been-detected-at-the-dawn-of-the-universe