تلسکوپ فضایی جیمز وب پنج نامزد کهکشانی را شناسایی کرده که قدمت آنها به تنها ۲۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ بازمیگردد، و اینها کهنترین کهکشانهایی هستند که تاکنون کشف شدهاند. همچنین ممکن است تعداد بسیار بیشتری از آنها وجود داشته باشد.
این کهکشانها، که در فاصلهای معادل ۱۳.۶ میلیارد سال نوری قرار دارند، احتمالا جزو اولین کهکشانهایی هستند که در جهان باستان شکل گرفتهاند. اگر این کشفیات با مشاهدات بعدی تأیید شوند، این کهکشانهای باستانی به اخترشناسان امکان آزمایش نظریات برتر درباره شکلگیری کهکشانها را میدهند و همچنین بینشهای منحصربهفردی در مورد چگونگی شکلگیری ماده در سراسر کیهان فراهم میکنند. این پژوهشها در ۶ آذر در پایگاه پیشچاپ arXiv منتشر شده و هنوز تحت بررسی داوری علمی قرار نگرفتهاند.
محققان در مطالعه خود نوشتهاند: «بر اساس پارادایم استاندارد شکلگیری ساختارها، همان نوسانات اولیه که باعث ایجاد نقاط گرم و سرد در پسزمینه مایکروویو کیهانی (CMB) شدند، در نهایت رشد کرده، فروپاشی میکنند و اولین کهکشانها را در سپیدهدم کیهانی شکل میدهند، آغازگر دورهای که به آن عصر نخستین نور میگویند.»
آنها افزودند: «این اولین کهکشانها برای دههها فراتر از توان مشاهدهای ما باقی مانده بودند.» اما اکنون، تلسکوپ جیمز وب این معادله را تغییر داده است.
پیشتر، کیهانشناسان تخمین میزدند که اولین تودههای ستارهای تنها چند صد میلیون سال پس از مهبانگ شروع به ادغام و تشکیل کهکشان کردند. سپس، در فاصله ۱ تا ۲ میلیارد سال از عمر کیهان، این کهکشانهای اولیه به مرحلهای رسیدند که به کهکشانهای کوتوله تبدیل شدند و با ادغام با یکدیگر، کهکشانهایی مانند کهکشان راه شیری ما را تشکیل دادند.
با این حال، یافتن زمان دقیق این فرآیند و سرعت وقوع مراحل اولیه دشوار است، زیرا نور این کهکشانها بسیار کمسو است و انبساط کیهان طول موج آنها را بهشدت کشیده و به طیف فروسرخ منتقل کرده است.
برخلاف تلسکوپ فضایی هابل، جیمز وب میتواند نور در طیف فروسرخ را شناسایی کند و به این ترتیب به مراحل اولیه کیهان دسترسی پیدا کند. اما نور مربوط به دورههای بسیار اولیه کیهان هنوز آنقدر کمسو است که بهتنهایی قابل تشخیص نیست.
برای غلبه بر این چالش، محققان این مشاهدهها را که بخشی از پروژهای به نام GLIMPSE هستند، با استفاده از پدیدهای به نام عدسی گرانشی انجام دادهاند تا نور کهکشانهای دوردست اولیه را تقویت کنند.
طبق نظریه نسبیت عام اینشتین، گرانش باعث خمیدگی و اعوجاج فضا-زمان در حضور ماده و انرژی میشود. این فضا-زمان خمیده مسیر حرکت نور را نیز تحت تأثیر قرار میدهد و میتواند آن را تقویت و بزرگنمایی کند.
در این مورد، کهکشان Abell S1063 بین منطقه مورد مطالعه و منظومه شمسی ما قرار گرفته است و نور کهکشانهای اولیه را متمرکز کرده تا توسط تلسکوپها قابل مشاهده شود.
با نشانهگیری تلسکوپ جیمز وب به سمت این منطقه خمیده و جمعآوری تدریجی نور ورودی از پشت آن، اخترشناسان توانستند اولین نشانههای ضعیف از کهکشانهای اولیه را ثبت کنند.
اگر این نامزدهای کهکشانی با مطالعات بیشتر تأیید شوند، آنها حدود ۹۰ میلیون سال جوانتر از کهنترین کهکشان تأیید شده یعنی JADES-GS-z14-0 خواهند بود و در زمره اولین کهکشانهای شکلگرفته قرار خواهند گرفت.
این واقعیت که همه این کهکشانها در یک منطقه از آسمان پیدا شدهاند، نشان میدهد که ممکن است تعداد زیادی از آنها وجود داشته باشد.
چگونه کهکشانهایی مانند اینها توانستهاند اینقدر سریع رشد کنند؟ پاسخ به این معمای کیهانی همچنان مبهم است، اما بعید است که این کشفیات درک فعلی ما از کیهانشناسی را نقض کنند. در عوض، اخترشناسان در حال بررسی توضیحاتی مانند ظهور زودهنگام سیاهچالههای عظیم، بازخورد حاصل از انفجارهای ابرنواختری، یا حتی تأثیر انرژی تاریک هستند تا شکلگیری سریع ستارگان را توضیح دهند.
