کشف اکسیژن در دوردست‌ترین کهکشان آغازین عالم_غروب شهر

دانشمندان موفق به شناسایی اکسیژن در کهکشانی زیاد دوردست شدند؛ کهکشانی که نور آن برای رسیدن به زمین، سفری ۱۳.۴ میلیارد ساله را طی کرده است. این کشف، روزنه‌ای شوق‌انگیز به سوی رخداد‌های کیهانی اولیه گشوده که تنها چند صد میلیون سال بعد از اغاز جهان رخ داده‌اند.

به گزارش ارس، محققان می‌گویند که این سامانه دورترین مثالای است که تا بحال علائم اتمی این چنین عناصری در آن به‌طور قطعی مشاهده شده است. این دستاورد، توانمندی تلسکوپ‌های گسترش یافتهای را که به‌صورت هم‌افزا با یکدیگر کار می‌کنند، برجسته می‌سازد. آنها این چنین موفق به شناسایی نرخ بالایی از زایش ستاره‌ای و این چنین مقدار نسبتاً مقداری از عناصر سنگین‌تر در این کهکشان شدند.

رصد کهکشان برای شناسایی اکسیژن

خورخه زاوالا ستاره‌شناس مرکز منطقه‌ای ALMA در شرق آسیا و عضو رصدخانه ملی نجوم ژاپن، یکی از افراد کلیدی در این پژوهش می بود. او در این‌باره گفت: «ما بیشتر از چهل آنتن ۱۲ متری آرایه میلی‌متری/زیرمیلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA) و این چنین تلسکوپ ۶.۵ متری جیمز وب (JWST) را برای چندین ساعت به نقطه‌ای از آسمان نشانه رفتیم که با چشم غیرمسلح کاملاً خالی به نظر می‌رسد.»

مقصد از این مشاهده، دریافت سیگنال‌هایی از یکی از دوردست‌ترین اجرام شناخته‌شده در جهان می بود. تیم پژوهشی توانست تابش‌هایی از اتم‌های برانگیخته‌ی عناصری همچون هیدروژن و اکسیژن را شناسایی کند؛ تابش‌هایی که اطلاعات ارزشمندی در رابطه مواد سازنده نخستین ستارگان در اختیار دانشمندان قرار خواهند داد.

شرایط نامعمول در کهکشان GHZ۲

این کهکشان که GHZ۲ نام‌گذاری شده، جرمی برابر با چند صد میلیون برابر جرم خورشید دارد، اما در منطقه‌ای با وسعتی تنها چند صد سال نوری متمرکز شده است. این چگالی بالا، شبیه ساختار‌هایی است که در خوشه‌های ستاره‌ای فشرده مشاهده می‌شود و همین قضیه سوال‌هایی را درمورد نحوه شکل‌گیری این چنین ساختار‌های متراکمی در نخستین مرحله های شکل‌گیری کیهان به وجود آورده است.

فلزینگی (metallicity) این کهکشان که به مقدار عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم اشاره دارد، تنها نزدیک به یک‌دهم منطقه خورشیدی ماست؛ موضوعی که برای کهکشانی متعلق به دوران‌های ابتدایی جهان قابل انتظار است. با این حال، این نوشته مشخص می کند که فرایند شکل‌گیری فلزات در کیهان سریع تر از آنچه در ابتدا فکر می‌شد، اغاز شده است.

انفجار‌های زایش ستاره‌ای

کهکشان GHZ۲ از ستارگانی داغ و مختصر‌عمر راه اندازی شده که علتدرخشش زیاد زیاد و سیگنال انرژی خاص آن شده‌اند. تابش شدید این ستارگان، عناصر مختلفی همانند اکسیژن و هیدروژن یونیزه را در سراسر کهکشان به وجود می‌آورد و این درخشش غیرمعمول، دقت اخترشناسان را به خود جلب کرده است.

این رصد‌ها مشخص می کند که تولد ستارگان در این محیط با شدت زیاد بالایی اتفاق می‌افتد و روندی فورانی دارد، نه تدریجی. تعداد بسیاری از اخترشناسان اعتقاد دارند این چنین چرخه‌های پرشور زایش ستاره‌ای در کیهان اولیه رایج‌تر بوده‌اند و همین امر امکان پذیر توضیحی برای رشد سریع و عظیم برخی کهکشان‌ها در دوران‌های اولیه باشد.

سرنخ‌هایی درمورد منشأ خوشه‌های کروی

برخی مطالعات نشان خواهند داد که کهکشانی همانند GHZ۲ می‌تواند سرنخ‌هایی درمورد منشأ خوشه‌های ستاره‌ای کروی فراهم کند؛ خوشه‌هایی متراکم و بادوام که امروز در کهکشان‌هایی همچون راه‌شیری مشاهده خواهد شد. ویژگی‌هایی، چون الگو‌های شبیه در عناصر و چگالی بالای ستارگان در GHZ۲ با مشخصات خوشه‌های کروی شباهت دارد و همین نوشته گمان پیوند بین این ساختار‌ها را نقل می‌سازد.

محققان در حال بازدید این فرضیه‌اند که آیا کهکشان‌هایی از نوع GHZ۲ می‌توانند منبع اولیه پیدایش این خوشه‌های کهن بوده باشند؟ اگر این چنین باشد، یکی از شکاف‌های مهم در شناخت تاریخچه شکل‌گیری ساختار‌های کیهانی پر خواهد شد.

تام بکْس ستاره‌شناس دانشگاه چالمرز سوئد و پژوهشگر قبل دانشگاه ناگویا ژاپن، در این‌باره او گفت: «این مطالعه، نقطه اوج تلاشی چندساله برای فهمیدن کهکشان‌های نخستین در جهان است.» به حرف های او، زمان رصدی زیاد تر با تلسکوپ‌ها برای بازدید نحوه تکامل فلزات، شکل‌گیری ستارگان و حتی سیاه‌چاله‌ها در کیهان اولیه الزامی است.

تحلیل خطوط نشری گوناگون در این پژوهش، امکان برسی ویژگی‌های کهکشانی بسیاری را فراهم کرد و این چنین توانمندیهای ALMA را در هماهنگی با تلسکوپ جیمز وب به نمایش گذاشت. نتایج این پژوهش، راه را برای مطالعات عمیق‌تر درمورد چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها در آغازین‌ترین مرحله های کیهان باز می‌کند.

مزایای ترکیب داده‌ها از طول‌موج‌های گوناگون

کارشناسان این چنین بر اهمیت ترکیب داده‌های دریافتی از ابزار‌هایی که در طول‌موج‌های گوناگون (از جمله فروسرخ و رادیویی) فعالیت می‌کنند، پافشاری دارند. این هم‌افزایی به پژوهشگران اجازه می‌دهد تا جزئیات مواد سازنده کهکشان‌های اولیه را بهتر تحلیل کنند.

اکنون تمرکز دانشمندان بر شناسایی خطوط نشری بیشتری از این نوع کهکشان‌ها است؛ خطوطی که می‌توانند ساختار درونی و ترکیب شیمیایی آنها را روشن‌تر سازند. این چنین اطلاعاتی حتی امکان پذیر الگو‌های رشد سیاه‌چاله‌ها و اثرگذاری آنها بر ساختار‌های بزرگ‌مقیاس را آشکار کند.

در نهایت، عکس کامل‌تری از کیهان اولیه به دست خواهد آمد که می‌تواند نشان دهد ستارگان و خوشه‌ها چطور تحت شرایطی سخت پدید آمدند. با وجود سختی‌های زیاد، هر کشف تازه ما را یک قدم به فهمیدن چگونگی رشد کهکشان‌ها از ریشه‌های ابتدایی خود نزدیک‌تر می‌سازد.

کهکشان GHZ۲ یادآور آن است که فرایند تکامل کیهان از همان ابتدا با شدت بالایی اغاز شده است. پژوهشگران بر این باورند که اجرامی شبیه این کهکشان تا این مدت کشف نشده‌اند و می‌توانند قطعات بیشتری از این پازل بزرگ را تکمیل کنند.

این بازدید، گامی بلند در جهت اشکار کردن زمان و چگونگی پیدایش نخستین جوامع ستاره‌ای به شمار می‌آید. دانشمندان امیدوارند با انجام رصد‌های تکمیلی، بتوانند جزئیات بیشتری درمورد ساختار GHZ۲ و نقش اکسیژن در تاریخ کیهان به‌دست آورند.

این پژوهش در مجله معتبر Nature Astronomy انتشار شده است.

انتهای مطلب/