کشف کهکشانی دوتر از هر کهکشان دیده شده: نگاهی به MoM، z14 در 280 میلیون سال پس از مِه بانگ - فروشگاه اینترنتی هرپو

نسبت های شیمیایی، شکل ظاهری و درخشش این کهکشان نوپا، گویی قصه ای از پیدایش خوشه های ستاره ای باستانی را بازگو می نماید. درک بهتر کهکشان MoM-z14 می تواند پل ارتباطی میان دنیا شروعین و کهکشان راه شیری امروز باشد. این مقاله، نگاهی دقیق و تحلیلی به همین کشف بی سابقه دارد.

توسعه افق کیهانی با یاری تلسکوپ جیمز وب

تلسکوپ جیمز وب (James Webb Space Telescope)، که به طور خاص برای مشاهده کیهان اولیه در طیف فروسرخ ساخته شده، توانسته با قدرت بالای آشکارسازی و آینه ای به قطر 6.5 متر، از پس کارهایی برآید که هابل و اسپیتزر از انجام آن ناتوان بودند. در حالی که تلسکوپ هابل تنها توانسته بود نوری ضعیف از یک کهکشان در 500 میلیون سال نخست کیهان ثبت کند، JWST اکنون پیروز شده نوری را رصد کند که تنها 280 میلیون سال پس از مِه بانگ تابیده است.

این کهکشان که با عنوان MoM-z14 در چارچوب پروژه میرِیج (Mirage) یا میراکل معرفی شده، یکی از معدود اجرام با سرخ گرایی (Redshift) بسیار بالا (z = 14.4) است. سرخ گرایی بالا به این معناست که نور این کهکشان در طیف بسیار کشیده و قرمز قرار گرفته است، که نشان دهنده فاصله بسیار زیاد و قدمت بسیار بالای آن است.

MoM-z14: ستاره هایی بی مانند، نه هسته های فعال

آنالیز طیفی این کهکشان، که در مقاله ای با عنوان یک معجزه کیهانی: کهکشانی درخشان با سرخ گرایی 14.4 منتشر شده، نشان می دهد که منبع اصلی نور آن ستارگان هستند، نه هسته های فعال کهکشانی (AGN) که معمولاً به وسیله سیاه چاله های پرجرم تغذیه می شوند. این یافته اهمیت بالایی دارد، زیرا نشان می دهد که شاید این کهکشان حاوی ستاره هایی بسیار پرجرم باشد - ستاره هایی که نظریه پردازان پیش تر برای کیهان شروعین پیش بینی نموده بودند.

جالب تر آن که نسبت نیتروژن به کربن در این کهکشان بالاتر از میزان موجود در خورشید ماست. این الگوی شیمیایی، به الگوی دیده شده در خوشه های کروی باستانی متصل به راه شیری شباهت دارد. بنابراین، می توان چنین برداشت کرد که ستارگان این کهکشان و ستارگان نخستین در کهکشان ما، در محیط های شیمیایی مشابهی شکل گرفته اند.

ارتباط میان شکل، ترکیب و منشأ ستارگان اولیه

یکی از نکات جالب در خصوص کهکشان های درخشان شروعین مانند MoM-z14، تنوع ظاهری آن هاست. بعضی از این اجرام به شکل نقاط نوری فشرده و بعضی دیگر ساختاری گسترده دارند. پژوهشگران دریافته اند که این تفاوت های ظاهری تنها به شکل و مقدار مربوط نمی شوند، بلکه با ترکیب شیمیایی این اجرام نیز همبستگی دارند. به بیان دیگر، شکل یک کهکشان می تواند سرنخی درباره فرآیندهای درونی و مسیر تکامل آن باشد.

در خصوص MoM-z14، این کهکشان به نظر می رسد یکی از نمونه های فشرده باشد که با تقویت عنصر نیتروژن شناخته می شود. طبق پژوهش های نو، این گونه کهکشان های فشرده دارای طیف هایی هستند که به طور غیرعادی از نیتروژن غنی اند؛ حال آن که نمونه های گسترده تر، معمولاً چنین تقویتی را ندارند. این تفاوت به عنوان دوگانگی مقدار-شیمی در کیهان اولیه شناخته می شود و می تواند نشانه ای از تفاوت در نوع ستارگان اولیه، سرعت شکل گیری آن ها و حتی حضور یا عدم حضور سیاه چاله های اولیه باشد.

منشأ مشترک با خوشه های کروی کهن؟

پژوهشگران در مقالهٔ مربوطه به یک مفهوم جالب اشاره می نمایند: باستان شناسی کهکشانی (Galactic Archaeology). این شاخهٔ علمی کوشش می نماید با تحلیل الگوهای شیمیایی، توزیع سِیاراتی و ساختارهای کهکشانی امروز، تصویری از گذشتهٔ کیهان ترسیم کند. به همین دلیل، شباهت ترکیب شیمیایی MoM-z14 با خوشه های کروی قدیمی در کهکشان راه شیری، فرضیه ای هیجان انگیز را مطرح می نماید: شاید کهکشان هایی مانند MoM-z14، نسل های اولیه از همین خوشه های ستاره ای را شکل داده اند یا حتی خودشان به نوعی نیای مستقیم آن ها بوده اند.

این پیوند زمانی میان نخستین ستارگان شکل گرفته در کیهان و ستارگان کهنسال کهکشان ما، می تواند نشان دهنده الگوی ثابتی در نحوه فراوری و غنی سازی فلزات (metallicity) در ساختارهای ستاره ای باشد. اگر این فرضیه تأیید شود، ابزارهای نیرومند مانند تلسکوپ جیمز وب ممکن است در آینده نزدیک بتوانند مراحل نخستین شکل گیری کهکشان هایی مانند راه شیری را مستقیماً مشاهده نمایند.

از کهکشان MoM-z14 تا نخستین ستارگان: پیوندی کیهانی

کهکشان تازه کشف شده MoM-z14 را نمی توان تنها یک نقطه نورانی دوردست در نظر گرفت؛ بلکه باید آن را همانند پلی میان حال و گذشته بسیار دور کیهان دید. نوری که از آن به ما رسیده، حامل اطلاعاتی از 280 میلیون سال پس از مِه بانگ است؛ زمانی که نخستین ستارگان و ساختارها در دل تاریکی کیهان شکل می گرفتند.

نویسندگان مقاله چنین نتیجه گیری می نمایند که ویژگی هایی مانند درخشندگی بالا، طیف سخت یونیزه نماینده، غنای نیتروژن، شکل فشرده، تراکم بالای ستاره ای و حتی احتمال حضور ستارگان پرجرم غیرعادی، همگی با ویژگی های دیده شده در محیط خوشه های ستاره ای نخستین همخوانی دارند. این شباهت ها نه تنها به ما یاری می نمایند تا فرآیند شکل گیری کهکشان ها را بهتر درک کنیم، بلکه ممکن است به رمزگشایی از منشأ ستارگان اولیه در کهکشان خودمان نیز بینجامند.

در حالی که انتظار می رود تلسکوپ رُومن (Nancy Grace Roman Space Telescope) در آینده، صدها نمونهٔ مشابه دیگر را بیابد، داده های کنونی همچنان در حال شگفت زده کردن دانشمندان هستند. ابزارهایی مانند JWST اکنون ما را به آستانهٔ مشاهدهٔ نخستین ستارگان کیهان نزدیک نموده اند - دوره ای که تا همین اواخر، فقط در قلمرو نظریه به جای مانده بود.

نتیجه گیری

MoM-z14 دورترین کهکشانی است که تا به امروز مشاهده شده و نوری از دوران 280 میلیون سال پس از مِه بانگ را به ما رسانده است.

این کهکشان دارای ترکیب شیمیایی متفاوتی از بسیاری از کهکشان های دیگر است و نشان می دهد که ستارگانش در محیط هایی شبیه به خوشه های کروی قدیمی شکل گرفته اند.

ساختار فشرده و نیتروژن غنی MoM-z14، احتمال وجود ستارگان فوق درخشان و حتی برخوردهای شدید ستاره ای را مطرح می نماید.

این کشف نه تنها مرزهای دید ما از کیهان را توسعه داده، بلکه پیوندی میان شروع کیهان و ستارگان کهنسال کهکشان ما برقرار نموده است.

آیا کیهان شروعین واقعاً این قدر روشن بود؟

زمانی تصور می شد که نخستین دوران پس از مِه بانگ، تاریک و بی نور بوده است. اما کشفیات اخیر از جمله MoM-z14 نشان می دهند که شاید درخشش نخستین ستارگان و کهکشان ها، زودتر و گسترده تر از آن چه گمان می رفت شروع شده باشد. شاید ما نه تنها به گذشته نگاه می کنیم، بلکه به آینده درک مان از پیدایش نور نیز گام نهاده ایم.

❓ سؤالات رایج (FAQ)

1. کهکشان MoM-z14 چقدر از ما فاصله دارد؟

فاصله این کهکشان بر اساس سرخ گرایی آن (z = 14.4) حدود 13.5 میلیارد سال نوری برآورد می شود، که به حدود 280 میلیون سال پس از مِه بانگ بازمی شود.

2. چه چیزی MoM-z14 را از سایر کهکشان ها متمایز می نماید؟

این کهکشان دارای نسبت نیتروژن به کربن بالاست و ساختاری فشرده دارد که نشان دهنده ستارگان پرجرم و بسیار درخشان در آن است.

3. چرا نسبت نیتروژن در MoM-z14 اهمیت دارد؟

زیرا این نسبت شیمیایی می تواند سرنخی درباره نوع ستارگان اولیه و محیط شکل گیری آن ها ارائه دهد، و به الگوهای غنی سازی فلزی در کیهان یاری کند.

4. آیا کشف MoM-z14 فرضیات علمی قبلی را به چالش کشیده است؟

بله، پیش تر تصور می شد که کهکشان هایی با چنین درخشندگی و قدمتی، در این سرخ گرایی ها کمیاب باشند. این کشف نشان داد که کهکشان های روشن اولیه بیش از حد انتظار وجود داشته اند.

5. آیا کهکشان های دیگری مشابه MoM-z14 نیز وجود دارند؟

با ادامه پروژه هایی مانند JWST و در آینده تلسکوپ رومن، انتظار می رود که صدها نمونهٔ مشابه دیگر شناسایی شوند که الگوهای کیهانی را روشن تر خواهند کرد.

منبع