نوری که از میلیاردها سال نوری عبور میکند، از منابعی بسیار دور میآید که حتی دیدن چیزی به درخشندگی یک کهکشان در تاریکی نیز دشوار است.
تلاش انسان این محدودیتها را با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) شکست. این تلسکوپ توانسته است بیش از ۴۰ ستاره منفرد را در حاشیه کهکشانی مشاهده کند که نور آن حدود ۶.۵ میلیارد سال در سفر در فضا-زمان بوده تا به ما برسد.
«این کشف انقلابی برای اولین بار نشان میدهد که مطالعه تعداد زیادی از ستارههای منفرد در یک کهکشان دوردست ممکن است.» این گفته فنگوو سان، اخترفیزیکدان از دانشگاه آریزونا، است.
«در حالی که مطالعات پیشین با تلسکوپ فضایی هابل تنها حدود هفت ستاره را مشاهده کرده بودند، اکنون توانایی داریم که ستارههایی را ببینیم که پیش از این در محدوده توانایی ما نبودند. بهویژه، مشاهده تعداد بیشتری از ستارههای منفرد به ما کمک میکند تا ماده تاریک در صفحه عدسی این کهکشانها و ستارهها را بهتر درک کنیم، چیزی که با تعداد اندک ستارههای قبلی ممکن نبود.»
اگرچه معمولاً ستارههای کهکشانهای دور آنقدر کوچک هستند که به صورت منفرد قابل مشاهده نیستند، اما گاهی به لطف پدیدهای که توسط نظریه نسبیت عام توضیح داده شده است، استثنائاتی دیده میشود.
در اطراف جرمهای بسیار بزرگ با میدانهای گرانشی قوی، خود فضا-زمان خمیده و تحریف میشود – درست مانند خمیدگی یک تشک زیر وزن توپ بولینگ. هر نوری که از این فضا-زمان خمیده عبور کند میتواند تحریف، تکرار و بزرگنمایی شود. این اثر به نام عدسی گرانشی شناخته میشود.
«کمان اژدها» یک نوار نورانی در آسمان است که شبیه اژدهای چینی است و از تصاویر جداگانه یک کهکشان مارپیچی دوردست تشکیل شده که سر و دم آن را تشکیل میدهند.
این توهم ناشی از خمیدگی گرانشی فضا در اطراف یک خوشه کهکشانی عظیم به نام Abell ۳۷۰ است که تنها ۴ میلیارد سال نوری با ما فاصله دارد. اگرچه نور دورتر به صورت تصویری نامرتب به ما میرسد، اما ستارهشناسان قادرند فرایند عدسی گرانشی را بازسازی کنند تا کهکشانهای پسزمینه را به شکلی که بدون تحریف به نظر میرسیدند، بازسازی کنند – با این مزیت که تصویر بزرگنمایی شده است.
اما این همه ماجرا نیست. در فضای میان کهکشانهای خوشه Abell ۳۷۰، تعدادی ستاره منفرد در حال شناور بودن هستند. هر یک از این ستارهها قادرند اثر عدسی دیگری به نام ریزعدسی گرانشی ایجاد کنند.
عدسیهای گرانشی قبلاً برای مشاهده ستارههای منفرد در کیهان دوردست استفاده شدهاند. با استفاده از ریزعدسی ستارگان سرگردان درون خوشه، گروهی به سرپرستی یوشینوبو فوداموتو از دانشگاه چیبا در ژاپن توانستند تعداد بیسابقهای از ۴۴ ستاره منفرد را در نور مخدوش کمان اژدها مشاهده کنند.
سان میگوید: «وقتی این ستارههای منفرد را کشف کردیم، در واقع به دنبال کهکشانی در پسزمینه بودیم که توسط کهکشانهای این خوشه عظیم بزرگنمایی شده بود. اما وقتی دادهها را پردازش کردیم، متوجه شدیم که به نظر میرسد نقاط ستارهای زیادی وجود دارند. این کشف هیجانانگیزی بود، زیرا برای اولین بار توانستیم این تعداد زیاد از ستارههای منفرد را در فاصلهای اینچنین دور مشاهده کنیم.»
این گروه دریافتند که بسیاری از ستارههای کمان اژدها، ابرغولهای قرمز هستند – ستارههای بزرگ و قرمزی که در پایان عمر خود، وقتی سوخت آنها رو به اتمام است، متورم شدهاند. این ستارهها خنکتر و سرختر از ستارههای آبی و سفید بزرگی هستند که معمولاً در فاصلههای میانکهکشانی قابل مشاهدهاند.
این اطلاعات جزئیات بیشتری درباره تکامل کهکشانهایی بسیار دور از کهکشان ما در اختیارمان قرار میدهد. از آنجا که ابرغولهای قرمز خنکتر هستند، معمولاً دیدن آنها دشوارتر از ستارههای داغتر است. توانایی JWST در مشاهده نور قرمز، به این تلسکوپ برتری داده تا اجرامی را کشف کند که در محدوده دیگر ابزارها قرار نمیگیرند.
مشاهدات بیشتر با JWST احتمالاً ستارههای بیشتری را که در نور مبهم کمان اژدها پنهان شدهاند، آشکار خواهد کرد. این ستارهها میلیاردها سال نوری دورتر هستند.
