مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) از کیهان اولیه، که حدود 13.3 تا 13.4 میلیارد سال پیش – تنها چند صد میلیون سال پس از انفجار بزرگ – انجام شده، نشانههای روشنی از مخازن گازی که به طور فعال به سه کهکشان تازه شکلگرفته و در حال رشد تبدیل شدهاند، ارائه داده است.
کسپر الم هاینتز، اخترفیزیکدان از موسسه نیلز بور در دانمارک، که رهبری این تحقیق را بر عهده داشت، میگوید: «شما میتوانید بگویید که اینها اولین تصاویر «مستقیم» از شکلگیری کهکشانها هستند که تاکنون مشاهده شدهاند.»
او ادامه داد: «در حالی که جیمز وب [تلسکوپ فضایی] قبلاً کهکشانهای اولیه را در مراحل بعدی تکامل به ما نشان داده است، در اینجا ما شاهد تولد آنها و در نتیجه، شکلگیری اولین منظومههای ستارهای در جهان هستیم.»
اولین میلیارد سال پس از انفجار بزرگ که به عنوان «طلوع کیهانی» شناخته میشود، با دو چیز پوشیده شده است: رمز و راز و مه هیدروژن خنثی که در کیهان نفوذ کرده و از انتشار آزادانه نور جلوگیری میکند. اولی در واقع پیامد طبیعی و مستقیم دومی است، زیرا نور ابزاری است که ما برای درک جهان از آن استفاده میکنیم.
JWST تا حدی به عنوان تلاشی برای نفوذ به این مه طراحی شده است، زیرا طول موجهای فروسرخ که در آن کیهان را مشاهده میکند، راحتتر نفوذ میکنند و دورتر از سایر طول موجها حرکت میکنند. آنچه ما میخواهیم بدانیم این است که چگونه همه چیز به هم پیوسته است – چگونه از یک سوپ پلاسمای اولیه داغ، اولین ستارهها و کهکشانها شکل گرفتند، مه در زیر نور اجرام اولیه پاک شد و جهان به تدریج به آنچه امروز است تبدیل شد.
بنابراین، هاینتز و تیم بینالمللیاش از چشم مادون قرمز قدرتمند JWST برای نگریستن به سحر کیهانی استفاده کردند و سیگنالی را شناسایی کردند که از سه کهکشان ردیابی شده است. به طور خاص، این سیگنال از هیدروژن خنثی اطراف آنها منتشر میشود، زیرا گاز نور کهکشانها را جذب و بازتاب میکند.
محققان دریافتند که این کهکشانها حدود 400 تا 600 میلیون سال پس از انفجار بزرگ، که حدود 13.8 میلیارد سال پیش رخ داد، وجود داشتهاند. این باعث میشود که این سه کهکشان از نخستین کهکشانهای کشفشده باشند.
هاینتز میگوید: «این کهکشانها مانند جزایر درخشان در دریایی از گازهای خنثی و مات هستند.»
علاوه بر این، محققان توانستند مخازن گاز اطراف کهکشانها را از گاز خنثی بین کهکشانی تشخیص دهند. مشخص شد که این مخازن بسیار بزرگ هستند و بخش بزرگی از هر کهکشان را پوشش میدهند، که نشان میدهد آنها به طور فعال به مواد کهکشانی تبدیل میشوند. و این واقعیت که مقدار زیادی از این گاز وجود دارد، نشان میدهد که در زمان مشاهدات، کهکشانها هنوز بیشتر ستارههای خود را تشکیل نمیدادند.
داراک واتسون، کیهانشناس و اخترفیزیکدان از موسسه نیلز بور میگوید: «در طی چند صد میلیون سال پس از انفجار بزرگ، اولین ستارهها شکل گرفتند، قبل از اینکه ستارهها و گازها به کهکشانها تبدیل شوند. این روندی است که ما شروع آن را در مشاهدات خود میبینیم.»
ما هنوز سوالات زیادی در مورد سحر کیهانی داریم. ما به سختی سطح را خراشیدهایم و هنوز رازهای زیادی در هیدروژن خنثی وجود دارد که بسیاری از آنها هنوز کشف نشدهاند. اما سه کهکشان کشفشده توسط هاینتز و تیمش یک قدم رو به جلو است. اکنون که میدانیم کهکشانها در آنجا هستند، میتوانیم با دقت بیشتری به آنها نگاه کنیم تا فرآیند تشکیل کهکشانها را بهتر درک کنیم.
گابریل برامر، ستارهشناس از موسسه نیلز بور، میگوید: «یکی از اساسیترین سؤالاتی که ما انسانها همیشه پرسیدهایم این است: «از کجا آمدهایم؟»
در اینجا، با روشن کردن لحظهای که برخی از اولین ساختارهای کیهان شکلگرفتهاند، کمی بیشتر به پاسخ نزدیک میشویم. این فرآیند است که ما بیشتر درباره آن تحقیق خواهیم کرد، تا جایی که امیدواریم بتوانیم قطعات بیشتری از این پازل را کنار هم قرار دهیم.