تلسکوپ فضایی جیمز وب برای اولین بار غبار کربنی شبیه الماس را در اولین ستاره‌های کیهان شناسایی کرد!!

این کشف نشان می‌دهد که اولین کهکشانها پس از انفجار بزرگ سریعتر از آنچه شکل گرفتند که قبلا تصور می‌شد.

این تصویر مولکول‌های کربن PAH را نشان می‌دهد که کهکشان‌های اولیه را احاطه کرده‌اند که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب دیده می‌شود. (اعتبار تصویر: NASA/ESA/JWST/Robert Lea)

تلسکوپ فضایی جیمز وب اولین غبار کربن شناخته شده را در یک کهکشان کشف کرده است.

تیمی از اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی قدرتمند، نشانه‌هایی از عنصری را مشاهده کردند که ستون فقرات تمام حیات را در ده کهکشان مختلف تشکیل می‌دهد که در اوایل یک بیلیون سال پس از انفجار بزرگ وجود داشتند.

کشف غبار کربن خیلی زودتر پس از انفجار بزرگ می‌تواند نظریه‌های مربوط به تکامل شیمیایی جهان را متزلزل کند. این به این دلیل است که فرآیندهایی که عناصر سنگین‌تری مانند این را ایجاد و پراکنده می‌کنند، نسبت به سن این کهکشان‌های جوان در زمانی که تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) آنها را می‌بیند، بیشتر طول می‌کشد تا در کهکشان‌ها ساخته شوند.

یوریس ویتستوک، سرپرست تیم تحقیق و دانشمند دانشگاه کمبریج، به اسپیس گفت: «ما می‌توانیم مستقیماً خواص این دانه‌های غبار را در چنین زمان اولیه‌ای ببینیم و بدانیم و می‌توانیم بگوییم که آنها بر پایه کربن هستند».

این تیم با بررسی طیف نوری از آنها به عنوان بخشی از JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) این غبار کربن را در این نمونه از ده کهکشان شناسایی کردند. ردیابی‌هایی مانند این امکان‌پذیر است زیرا عناصر نور را در طول موج‌های مشخص جذب و ساطع می‌کنند به این معنی که آنها “اثر انگشت” خود را در نور منابعی مانند کهکشانها و ستارگان باقی می‌گذارند.

سوال این است که چگونه این کهکشانهای جوان به این سرعت با کربن غنی شده‌اند؟

کیهان اولیه عمدتاً از هیدروژن و هلیوم با آثار کوچکی از برخی عناصر سنگین‌تر تشکیل شده بود، به این معنی که اولین ستارگان و کهکشانها باید ترکیبی یکسان از این عناصر سبک داشته باشند.

مدل‌های متعارف تکامل شیمیایی کیهان نشان می‌دهد که عناصر سنگین مانند کربن و اکسیژن در کوره‌های هسته‌ای در قلب ستاره‌ها ساخته می‌شوند. وقتی سوخت اولین ستاره‌ها برای همجوشی هسته‌ای تمام شد و به پایان عمر خود رسیدند، در ابرنواخترها منفجر شدند و موادی را که ساخته بودند در کیهان پراکنده کردند. این ماده ستاره‌ای در غبار بین ستاره‌ای ادغام شده است.

هنگامی که تکه‌های متراکم این غبار فرو می‌ریزند، این ماده به بلوکهای سازنده نسل بعدی ستارگان تبدیل می‌شود که در نتیجه عناصر سنگین غنیتر هستند و در کهکشانهای غنی شده مشابهی قرار دارند که با یافته‌های ویتستوک و همکارانش به چالش کشیده می‌شود، زیرا تخمین زده می‌شود که برخی از کهکشان‌هایی که گرد و غبار PAH را در آن‌ها دیده‌اند، حدود 10 میلیون سال قدمت داشته باشند. این بدان معناست که باید یک روش ایجاد و پراکندگی برای کربن وجود داشته باشد که در مقیاس زمانی نسبتاً کوتاهی کار کند.

این یافته‌ها نمونه‌ای از علمی است که قبل از جیمزوب ممکن نبود که رصد جهان و ارائه داده‌ها و تصاویر را در جولای 2022 آغاز کرد.

طول‌موج‌های نوری که از کهکشان‌های اولیه ساطع می‌شود، با انبساط کیهان در طول بیلیونها سال نوری کشیده می‌شود، بنابراین بیلیونها سال طول می‌کشد تا به ما برسد که منجر به انتقال نور فرابنفش کهکشانها به سمت پایین طیف الکترومغناطیسی می‌شود (فرآیندی به نام “انتقال به قرمز”). هر چه کهکشان دورتر باشد، انتقال به قرمز شدیدتر است، به این معنی که نور از اولین کهکشان‌ها به طول موج های فروسرخ کشیده می‌شود. نور این کهکشانها به مدت 12.8 بیلیون سال از کیهان عبور کرده است و اکنون نور مادون قرمز است.

جیمزوب حساس‌ترین تلسکوپ فضایی مادون قرمزی است که تا به حال در فضا قرار داده شده است و تنها تلسکوپی است که می‌تواند ویژگی‌هایی مانند این اثر انگشت کربن را در نور چنین کهکشانهای دوری پیدا کند.

با توجه به آینده این تحقیق، ویتستوک توضیح داد که دو راه ممکن برای کشف وجود دارد.

او گفت: «در ابتدا، در بخش رصدی، جیمزوب در حال جمع‌آوری داده‌های بیشتری است، بنابراین ما می‌توانیم نمونه‌های بزرگ‌تری از کهکشان‌ها را بررسی کنیم و ببینیم آیا می‌توانیم چیزی بیاموزیم که این اثر انگشت کربن را با ویژگی‌های خاص کهکشان‌ها مرتبط می‌کند یا خیر.

از جنبه نظری، ویتستوک گفت که دانشمندان اکنون ممکن است شروع به فکر کردن در مورد اینکه چه اجرام و رویدادهای اخترفیزیکی می‌توانند دانه‌های کربن PAH را در مقیاس زمانی کوتاه تولید کنند، شروع کنند. وی در پایان گفت: هنوز کارهای زیادی برای انجام دادن وجود دارد.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

James Webb Space Telescope makes 1st detection of diamond-like carbon dust in the universe’s earliest stars

By Robert Lea

https://www.space.com/james-webb-space-telescope-1st-detection-of-diamond-like-carbon-dust-earliest-stars