تلسکوپ فضایی جیمز وب 2 کهکشان اولیه را که تا به حال دیده شده را شناسایی کرد (تصویر)
تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نه یک، بلکه دو تا از قدیمی‌ترین و دورترین کهکشان‌هایی را که تاکنون دیده شده است، کشف کرده است و به شکستن رکوردهایی که قبلا ثبت شده بود، ادامه می‌دهد.
دورترین کهکشان، JADES-GS-z14-0، در حدود 300 میلیون سال پیش دیده می شود. مهبانگ، حداقل 100 میلیون سال زودتر از رکورددار قبلی وجود داشته است. این بدان معنی است که نور JWST دیده شده از این کهکشان اولیه 13.5 میلیارد سال در راه خود برای رسیدن به ما سفر کرده است.
JADES-GS-z14-0 نیز تنها نیست. این کهکشان به همراه یک کهکشان دیگر JADES-GS-z14-1 کشف شد که تقریباً به همین فاصله است و در رتبه دوم قرار دارد. قدیمی ترین کهکشان ها تا کنون توسط بشر دیده شده است.
متصل: تلسکوپ فضایی جیمز وب 3 تا از قدیمی ترین کهکشان های جهان ما را شناسایی می کند.
اعلام این یافته ها که در اکتبر 2023 و ژانویه 2024 انجام شد، آخرین پیشرفت در تحقیقات در حال انجام است. طلوع کیهانی که تلسکوپ 10 میلیارد دلاری به عنوان بخشی از آن تسهیل کرده است برنامه JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES).. هدف JADES ارائه بینش حیاتی در مورد روش‌های تکامل ستاره‌ها، گاز و سیاهچاله‌ها در کهکشان‌های اولیه در زمانی که جهان 13.8 میلیارد ساله بسیار جوان بود، ارائه می‌کند.
فرانچسکو دیوژنیو، عضو تیم و دانشمند موسسه کیهان‌شناسی کاولی، گفت: «این کهکشان‌ها به جمعیت کوچک اما رو به رشدی از کهکشان‌ها از نیم میلیارد سال اول تاریخ کیهانی می‌پیوندند، جایی که ما واقعاً می‌توانیم جمعیت‌های ستاره‌ای و الگوهای عناصر شیمیایی متمایز آنها را کاوش کنیم.» در بیانیه ای گفت.
با این حال، JADES-GS-z14-0 نه تنها به این دلیل که چقدر از زمین فاصله دارد و چقدر زود در فضا وجود داشته است، قابل توجه است. حدود 1600 سال نوری وسعت، این کهکشان “سپیده دم کیهانی”. همچنین به دلیل بزرگی و روشنایی آن قابل توجه است.
“اندازه کهکشان به وضوح ثابت می کند که بیشتر نور توسط تعداد زیادی از ستاره های جوان تولید می شود، نه موادی که روی آنها می افتند. سیاهچاله کلان جرم در مرکز کهکشان، که [make it] دانیل آیزنشتاین، رهبر تیم JADES از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان (CfA) بسیار کوچکتر به نظر می رسد. در بیانیه ای جداگانه گفته شده است.
روشنایی خارق‌العاده JADES-GS-z14-0 و این واقعیت که این درخشندگی توسط ستارگان جوان تامین می‌شود، به این معنی است که این کهکشان خیره‌کننده‌ترین شواهدی از شکل‌گیری سریع کهکشان‌های بزرگ و عظیم در کیهان اولیه است که تاکنون کشف شده است.
بن جانسون، عضو تیم JADES و محقق دانشگاه سانتا کروز، افزود که JADES-GS-z14-0 نشان می دهد که شکل گیری کهکشان ها در کیهان اولیه بسیار سریع و شدید بوده است.
او گفت: “JWST به ما این امکان را می دهد که تعداد بیشتری از این کهکشان ها را کشف کنیم، شاید زمانی که جهان حتی جوان تر بود.” “این یک فرصت فوق العاده برای مطالعه چگونگی شروع کهکشان ها است.”
تلسکوپ فضایی جیمز وب برای تشخیص کهکشان های اولیه قرمز رنگ می بیند
JWST به لطف حساسیت بالای مادون قرمز ابزارهایش، به ویژه تصویرگر اولیه اش، در دیدن کهکشان های اولیه ماهر است. دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam).
نور این کهکشان‌های سپیده‌دم را با طیف وسیعی از طول موج‌ها، مشابه نور کهکشان‌های نزدیک به کهکشان راه شیری، باقی می‌گذارد. این سفر میلیاردها سال است که این نور را به نور کم انرژی و طول موج بلند در مناطق نزدیک به مادون قرمز و مادون قرمز طیف الکترومغناطیسی تبدیل می کند.
همان چیز بافت فضا گسترش می یابد، و هنگامی که نور از آن عبور می کند، طول موج آن نیز همراه با آن کشیده می شود. این باعث می شود که نور به سمت انتهای قرمز طیف الکترومغناطیسی به سمت پایین حرکت کند، از این رو نام این پدیده، “انتقال به قرمز“
کهکشان هایی که دورتر هستند باید از فضای بیشتری عبور کنند (که با انبساط آن امتداد می یابد) قبل از اینکه نور آنها به ما برسد، و بنابراین آن نور تحت انتقال به سرخ بیشتری قرار می گیرد. بنابراین، انتقال به سرخ که z نشان داده می شود، می تواند برای اندازه گیری فاصله اجرام سماوی با طیف شناخته شده استفاده شود. و از آنجایی که نور زمان محدودی برای طی کردن طول می‌کشد، می‌توان از این فاصله برای محاسبه مدت زمان پیش که این کهکشان‌ها به شکلی که ما آنها را می‌بینیم، استفاده کرد.
JADES-GS-z14-0 دارای تغییر رنگ قرمز است z = 14.32، در حالی که دورترین کهکشان قبلی، JADES-GS-z13-0، دارای یک انتقال به سرخ است z = 13.2 که آن را به عنوان موجود قرار داد 400 میلیون سال پس از انفجار بزرگ. واضح است که این کهکشان تازه کشف شده کاملاً این رکورد را شکست JWST در زمان می بیند با حدود 100 میلیون سال دیگر.
استفانو کارنیانی عضو تیم همکاری JADES از Scuola Normale Superiore گفت: «JADES-GS-z14-0 اکنون در حال تبدیل شدن به کهن الگوی این پدیده است. این شگفت انگیز است که جهان می تواند چنین کهکشانی را تنها در 300 میلیون سال ایجاد کند.
JADES-GS-z14-0 شگفتی هایی را به همراه داشت
همه چیز در مورد JADES-GS-z14-0 بلافاصله برای تیم JADES واضح نبود و برخی عناصر می توانند درک ما از کیهان اولیه را مخدوش کنند.
هنگامی که برای اولین بار مشاهده شد، کهکشان اولیه به قدری به کهکشانی نزدیک‌تر در پیش‌زمینه نزدیک بود که تیم مشکوک شد که آنها ممکن است همسایه‌های آسمانی باشند. این ایده زمانی که خدمه JADES پنج روز را صرف انجام تجزیه و تحلیل عمیق از JADES-GS-z14-0 با NIRCam کردند، از بین رفت. استفاده از فیلترهایی که به طور خاص برای شناسایی کهکشان های اولیه طراحی شده اند، فاصله استثنایی تا JADES-GS-z14-0 را تایید کرد.
کوین هاینلین، عضو تیم JADES و محقق دانشگاه آریزونا، گفت: «ما نمی‌توانیم هیچ راه قابل قبولی برای توضیح این کهکشان به‌عنوان همسایه یک کهکشان نزدیک‌تر ببینیم.
این کهکشان همچنین کاشفان خود را شگفت زده کرد زیرا نور آن حتی قرمزتر از حد انتظار است. این به این دلیل است که نور JADES-GS-z14-0 توسط گرد و غبار موجود در آن “قرمز” شده است، که به بلوک های سازنده ستارگان تبدیل می شود که به بزرگتر شدن این کهکشان کمک می کند.
شگفتی دیگر کشف اکسیژن در JADES-GS-z14-0 بود. عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم از ستاره‌ها در طول زندگی و بعد از آن ساخته می‌شوند هنگامی که این ستاره ها منفجر می شوند در سراسر کهکشان ها توزیع می شود. مشاهده اکسیژن در JADES-GS-z14-0 ممکن است حداقل این را نشان دهد نسلی از ستاره ها قبلاً در این کهکشان بسیار اولیه زندگی کرده و مرده است.
جیک هلتون، محقق JADES از رصدخانه استوارد، گفت: “همه این مشاهدات در کنار هم به ما می‌گویند که JADES-GS-z14-0 مانند انواع کهکشان‌هایی نیست که توسط مدل‌های نظری و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری پیش‌بینی شده بود که در کیهان اولیه وجود داشته باشند.” دانشگاه آریزونا گفت. با توجه به درخشندگی مشاهده شده منبع، می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که چگونه ممکن است در طول زمان کیهانی رشد کند، و تا کنون هیچ مشابه مناسبی از صدها کهکشان دیگر که با انتقال به سرخ بالا در بررسی خود مشاهده کرده‌ایم، پیدا نکرده‌ایم.
هلتون افزود که با توجه به منطقه نسبتاً کوچکی از آسمان که JWST برای یافتن JADES-GS-z14-0 جستجو کرد، کشف آن پیامدهای عمیقی برای تعداد پیش‌بینی‌شده کهکشان‌های درخشانی که در جهان اولیه می‌بینیم دارد.
او در پایان گفت: “اخترشناسان احتمالاً در دهه آینده با JWST کهکشان های درخشان بسیاری را، احتمالاً در زمان های قبلی، پیدا خواهند کرد.” ما از دیدن تنوع خارق‌العاده کهکشان‌هایی که در سپیده‌دم فضا وجود داشتند هیجان‌زده هستیم!
