شکل‌گیری کهکشان‌ها در روزگاران کهنِ هستی، با یاری تلسکوپ فضایی جیمز وب
منجمان با بهره‌گیری از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) که مشترکاً توسط ناسا و آژانس فضایی اروپا ساخته شده، به بررسی فرآیند رشد یک کهکشان پرداختند که از «درون به بیرون» گسترش می‌یافت. این پدیده حدود 700 میلیون سال پس از انفجار بزرگ رخ داده‌است. این کهکشان، که تقریباً یک صدمِ کهکشان راه‌شیری وسعت دارد، اما در کمال شگفتی، در این برههٔ زودرس از تاریخ عالم، بالغ و پخته به نظر می‌رسد.
این کهکشان، همچون یک کلان‌شهر بزرگ، هسته‌ای پرجمعیت از ستاره‌ها را در خود جای داده‌است، اما در «حاشیه‌های کهکشانی»، تراکم ستاره‌ای کمتری دیده می‌شود. افزون بر این، این کهکشان در حال گسترش است، به گونه‌ای که نرخ تولد ستاره‌ها در لبه‌های آن در حال افزایش است. این نخستین بار است که چگونگی رشد کهکشان‌ها به صورت «از درون به بیرون» در این بازهٔ زمانی دور و دراز، شناسایی می‌شود. تا پیش از ظهور تلسکوپ وب، مطالعه و بررسی رشد کهکشان‌ها در این دوره‌های ابتدایی هستی، امری ناممکن بود.
اگرچه تصاویر به دست آمده از تلسکوپ وب، چشم‌اندازی از یک لحظهٔ خاص را به تصویر می‌کشند، اما محققان به سرپرستی دانشگاه کمبریج بر این باورند که بررسی کهکشان‌های مشابه، می‌تواند به ما در درک چگونگی تبدیل این کهکشان‌ها از ابرهای گازی به ساختارهای پیچیده‌ای که امروزه مشاهده می‌کنیم، یاری رساند. نتایج این تحقیق در مجلهٔ علمی Nature Astronomy به چاپ رسیده‌است.
دگرگونی کهکشان‌ها در پهنای زمان کیهانی
دکتر ساندرو تاکچلا، از نویسندگان این مقاله و از اعضای آزمایشگاه کاوندیش کمبریج، می‌گوید: «این کهکشان‌ها چگونه در طول زمان کیهانی تغییر می‌کنند، یک پرسش اساسی و مهم در اخترفیزیک است.» وی افزود: «ما داده‌های بسیار خوبی از ده میلیون سال گذشته داریم، و همچنین برای کهکشان‌هایی در گوشه‌ای از جهان خودمان، اما با تلسکوپ وب، اکنون می‌توانیم اطلاعاتی از میلیاردها سال قبل به دست آوریم و به بررسی نخستین میلیارد سال از تاریخ کیهان بپردازیم، که پرسش‌های جدیدی را پیش می‌کشد.»
کهکشان‌هایی که امروزه می‌بینیم، از دو راه اصلی رشد می‌کنند: یا گاز را به سوی خود جذب کرده و ستارگان جدیدی می‌سازند، یا با کهکشان‌های کوچک‌تر ادغام می‌شوند. پرسشی که ستاره‌شناسان امیدوارند با کمک تلسکوپ وب به آن پاسخ دهند، این است که آیا سازوکارهای دیگری هم در اوایل کیهان فعال بوده‌اند یا خیر.
تاکچلا در ادامه گفت: «به‌طور کلی، انتظار می‌رود که کهکشان‌ها از ابرهای کوچک گازی شروع شوند که تحت تأثیر گرانش خود، متراکم شده و باعث شکل‌گیری هسته‌هایی بسیار چگال از ستاره‌ها و احتمالاً سیاه‌چاله‌ها می‌شوند. وقتی کهکشان بزرگ‌تر می‌شود و زایش ستاره‌ای افزایش می‌یابد، این روند شبیه به یک اسکیت‌باز است: وقتی اسکیت‌باز دستانش را به سمت بدن خود جمع می‌کند، سرعتش بیشتر می‌شود و سریع‌تر و سریع‌تر می‌چرخد. کهکشان‌ها نیز به نوعی مشابه هستند، با جذب گاز از فواصل دورتر، که باعث به چرخش آمدن کهکشان می‌شود، به همین دلیل است که اغلب شکل‌های مارپیچی یا دیسکی را به خود می‌گیرند.»
کاوش در مورد یک کهکشان جوان در کیهان آغازین
این کهکشان که در چارچوب همکاری JADES (پژوهش پیشرفته فراکهکشانی JWST) مورد بررسی قرار گرفته است، در حال سپری‌کردن دورهٔ ستاره‌سازی در کیهان آغازین است. این کهکشان یک هسته با تراکم بسیار بالا دارد که با وجود سن نسبتاً کمش، تراکمی نزدیک به کهکشان‌های بیضوی بزرگ امروزی دارد، که هزاران برابر از آن بزرگ‌تر هستند. بیشتر فعالیت‌های ستاره‌سازی در فاصله‌ای دورتر از هسته رخ می‌دهد و حتی یک تودۀ ستاره‌زا در فاصله‌ای دورتر قرار دارد. فعالیت ستاره‌سازی به طور قابل توجهی به سمت لبه‌ها بیشتر می‌شود، زیرا تولد ستاره‌ها گسترش می‌یابد و کهکشان در حال بزرگ شدن است. این نوع از رشد، در مدل‌های نظری پیش‌بینی شده بود، اما با کمک تلسکوپ جیمز وب، اکنون امکان مشاهدهٔ آن فراهم شده‌است.
ویلیام بیکر، یکی از نویسندگان این تحقیق و دانشجوی دکتری در دانشگاه کاوندیش، می‌گوید: «یکی از دلایلی که وب برای ما ستاره‌شناسان بسیار متحول‌کننده است، این است که اکنون می‌توانیم آنچه را که پیش‌تر فقط با مدل‌سازی پیش‌بینی می‌شد، ببینیم. این مثل این است که می‌توانیم تکلیف‌هایمان را چک کنیم.»
با استفاده از تلسکوپ وب محققان اطلاعاتی از نوری که کهکشان در طول موج‌های مختلف ساطع می‌کند، استخراج کردند و سپس آن را برای تخمین تعداد ستارگان جوان در مقایسه با ستارگان قدیمی به کار بردند. این اطلاعات به تخمین جرم ستاره‌ای و نرخ شکل‌گیری ستاره‌ها کمک کرد. به‌دلیل فشردگی این کهکشان، تصاویر تک‌تک کهکشان‌ها به شیوه‌ای مدل‌سازی پیشرفته پردازش شده‌اند تا تأثیرات ابزاری را در نظر بگیرند. با بهره‌گیری از مدل‌سازی جمعیت ستاره‌ای که شامل دستورالعمل‌هایی برای انتشار گاز و جذب گرد و غبار است، محققان ستارگان مسن‌تر را در هسته یافتند، در حالی که بخش دیسک پیرامونی آن، در دورۀ ستاره‌سازی فعالی به سر می‌برد.
این کهکشان تقریباً هر ده میلیون سال یک‌بار، جرم ستاره‌ای خود را در نواحی حاشیه‌ای دو برابر می‌کند که این رقمی بسیار سریع است؛ در حالی که کهکشان راه‌شیری فقط هر ده میلیارد سال جرم خود را دوبرابر می‌کند. چگالی هستۀ کهکشان و همچنین نرخ بالای شکل‌گیری ستاره‌ها نشان می‌دهد که این کهکشان جوان مملو از گاز لازم برای ایجاد ستارگان جدید است که احتمالا شرایط متفاوتی را در کیهان آغازین بازتاب می‌دهد.
تاکچلا، یکی از محققان، می‌گوید: «البته این فقط یک کهکشان است، بنابراین باید بدانیم که دیگر کهکشان‌ها در آن زمان چه می‌کردند. آیا همۀ کهکشان‌ها مثل این یکی بودند؟ ما در حال حاضر در حال تحلیل داده‌های مشابه از سایر کهکشان‌ها هستیم. با نگاه به کهکشان‌های مختلف در طول تاریخ کیهان، ممکن است بتوانیم چرخۀ رشد را بازسازی کنیم و نشان دهیم که کهکشان‌ها چگونه به اندازه‌های فعلی خود رسیده‌اند.»
“`
بیشتر بخوانید
مدیتیشن یک روز پربرکت برای جذب عشق وامنیت و سلامتی
خود هیپنوتیزم درمان زود انزالی در مردان توسط هیپنوتراپیست رضا خدامهری
تقویت سیستم ایمنی بدن با خود هیپنوتیزم
شمس و طغری
خود هیپنوتیزم ماندن در رژیم لاغری و درمان قطعی چاقی کاملا علمی و ایمن
خود هیپنوتیزم تقویت اعتماد به نفس و عزت نفس