دانشمندان کهکشان‌های هیولایی پنهان در جهان اولیه را کشف کردند

این یک کشف چالش برانگیز به چند دلیل است – از جمله تضادی که با درک ما از نحوه شکل گیری کهکشان ها ایجاد می کند، زمانی که زمان و مکان در حال غوطه ور شدن نوزادان در فضای خالی بود.

Ivo Labbé ستاره شناس از دانشگاه فناوری Swinburne می گوید: مسئله کهکشان های غیرممکن اندکی پس از انفجار بزرگ، ستاره شناسان را از اولین عکس های تلسکوپ فضایی جیمز وب آزار می دهد.

‘این شبیه یافتن کودک نوپایی با وزن ۱۰۰ کیلوگرم است. JWST اکنون ثابت کرده است که هیولاها در جهان اولیه پرسه می زنند.’

بر اساس مشاهدات و تجزیه و تحلیل دقیق، ما ایده بسیار خوبی در مورد تعداد فرآیندهای کیهانی داریم. اما یک دوره زمانی حیاتی از ما دور می‌ماند: کیهان اولیه، معروف به سحر کیهانی، که در نخستین میلیارد سال پس از انفجار بزرگ قرار دارد.

ما در مورد سرعت جمع‌آوری کیهان از پلاسمای اولیه که در کیهان اولیه نفوذ کرده بود ایده‌هایی داریم، اما به دست آوردن شواهد رصدی کمی سخت‌تر بوده است. با ظهور JWST، ما توانستیم این شواهد را جمع آوری کنیم. با کاهش دوردست‌های فضا، نور اجسام درون به طول موج‌های فروسرخ کشیده می‌شود که تلسکوپ فضایی قدرتمند با آن جهان را مشاهده می‌کند و قوی‌ترین کاوشگر را برای طلوع کیهانی به ما می‌دهد.

طبق مدل‌های ما، کهکشان‌ها برای جمع‌آوری و رشد کمی زمان می‌برند. ما کاملاً از جزئیات مطمئن نیستیم، اما محبوب‌ترین مدل شامل حباب‌هایی از ماده تاریک است که ماده باریونی (یا عادی) به صورت گرانشی در آن جمع‌آوری می‌شود. با انباشته شدن بیشتر و بیشتر ماده باریونی، شروع به ادغام به ستاره ها می کند و در اطراف سیاهچاله ای غول پیکر در مرکز کهکشان می چرخد.

اگرچه کهکشان ها پس از بیگ بنگ خیلی سریع ظاهر می شوند، اما سرعت رشد آنها برای ظهور کهکشان های عظیم در طلوع کیهانی بسیار کند بود. بنابراین، هنگامی که JWST چشم طلایی خود را به سمت کیهان اولیه چرخاند و شروع به دیدن نشانه هایی از کهکشان های بزرگتر از حد انتظار در آنجا کرد، ستاره شناسان و کیهان شناسان گیج شدند.

یک توضیح بالقوه ارائه شده در اوایل امسال این است که آن کهکشان های بسیار بزرگ به اندازه ای که به نظر می رسند بزرگ نیستند. نور ساطع شده از مواد اطراف سیاهچاله های مرکزی آنها بسیار درخشان است و باعث می شود کهکشان ها بزرگتر از آنچه هستند به نظر برسند. و یک کشف اخیر نشان داد که سیاهچاله ها می توانند، برای دوره های کوتاهی، کهکشان های خود را با درخشندگی بسیار بالا روشن کنند.

این ممکن است برای برخی از کهکشان ها صادق باشد. اما تحقیقات جدید به رهبری منگیوان شیائو منجم از دانشگاه ژنو در سوئیس، نشان می‌دهد که حداقل در برخی موارد، زمانی که شبیه یک کهکشان عظیم به نظر می‌رسد و مانند یک کهکشان پرجرم به نظر می‌رسد، در واقع یک کهکشان عظیم است.

این مشاهدات برای برنامه تلسکوپ فضایی جیمز وب FRESCO انجام شد، یک همکاری بین‌المللی برای به دست آوردن اندازه‌گیری دقیق فاصله و جرم برای کهکشان‌ها در کیهان اولیه. اکثر کهکشان‌هایی که این تیم مطالعه کردند با مدل‌های موجود برای تکامل کهکشان مطابقت داشتند، اما سه کهکشان واقعاً غیرعادی بودند.

هر یک از این هیولاهای قرمز تقریباً به اندازه کهکشان راه شیری بود. هیچ یک از آنها در واقع با مدل کیهان‌شناختی کنونی، و همچنین نظریه اصلی ماده تاریک در تضاد نیستند. اما آنها نشان می‌دهند که کهکشان‌ها ماده باریونی را با سرعتی دو تا سه برابر بیشتر از کارآمدترین کهکشان‌های ستاره‌ساز بعدها در دوره‌های جدیدتر کیهان تبدیل می‌کنند.

اما کهکشان ها درک ما از سرعت شکل گیری ستارگان را به چالش می کشند. اگر یک کهکشان بسیار فعال باشد، باید دارای نرخ بالایی از بازخورد باشد – نیروهایی که مواد ستاره‌ساز را دور می‌کنند و سرعت تشکیل ستاره‌های جدید را محدود می‌کنند. بنابراین، جای تعجب نیست که به نظر می رسد چیزی وجود دارد که ما نمی دانیم.

لابه می‌گوید: مدل‌های کنونی نمی‌توانند توضیح دهند که چگونه شکل‌گیری ستاره در اوایل جهان بسیار کارآمد است.

‘فرض معمول این است که ستارگان در حال انفجار و سیاهچاله های بسیار پرجرم، تشکیل ستاره ها را می کشند و شمع را خاموش می کنند. بدون شک مشاهدات وب آینده سرنخ هایی را در مورد آنچه گم کرده ایم به ما ارائه می دهد.’