این رصدها جمعیت بزرگی از هستههای فعال کهکشانی (AGN) را آشکار ساخت که اخترشناسان آنها را با نام «نقطههای قرمز کوچک» یا LRDها (Little Red Dots) لقب دادند. دلیل این نامگذاری، اندازهی کوچک این اجرام در تصاویر و رنگ سرخِ عمیق آنها بود. بر اساس اندازهگیری انتقال به سرخ (redshift)، این هستههای فعال کهکشانی در فاصلهی زمانی حدود ۶۰۰ میلیون تا ۱٫۶ میلیارد سال پس از مهبانگ (یعنی چیزی حدود ۱۳٫۲ تا ۱۲٫۲ میلیارد سال پیش) وجود داشتهاند. مطالعهی این اجرام تاکنون منجر به کشفیات شگفتانگیزی دربارهی جهان آغازین شده است.
از جمله، این رصدها به پرسشهای مهمی دربارهی چگونگی شکلگیری سیاهچالههای کلانجرم (SMBHs) در مدت کوتاهی پس از مهبانگ پاسخهای تازهای داده و همچنین به بررسی نقش مادهی تاریک در فرایند پیدایش کهکشانهای اولیه کمک کرده است. اکنون و به لطف مجموعهی جدیدی از تصاویر بهدستآمده با ابزار تصویربردار میانی فروسرخ وب (MIRI)، تلسکوپ جیمز وب برای نخستین بار توانسته است نور فروسرخ با طول موج بلند از میدان فراژرف هابل (HUDF) را ثبت کند؛ میدانی که چندین LRD در آن شناسایی شدهاند.
گزارش این یافتهها در نشریهی اخترشناسی و اخترفیزیک (Astronomy & Astrophysics) منتشر شده و تیمی بینالمللی از پژوهشگران توضیح دادهاند که این تصاویر، سرنخهای تازهای از چگونگی شکلگیری کهکشانهای نخستین جهان در بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش در اختیار ما میگذارند.
این پژوهش توسط اعضای کنسرسیوم اروپایی MIRI انجام شده است؛ سازمانی بینالمللی که هزاران اخترشناس از نهادهای گوناگون عضو آن هستند. از جمله: مؤسسهی ماکسپلانک برای اخترشناسی (MPIA)، مؤسسهی ماکسپلانک برای رادیو اخترشناسی (MPIfR)، مرکز زیستاخترشناسی (CAB)، مرکز سپیدهدم کیهانی (DAWN)، مؤسسه نیلز بور (DARK)، مرکز اخترشناسی فراکهکشانی، مؤسسهی اخترشناسی کاپتین، مؤسسهی فیزیک ذرات و اخترفیزیک، مرکز فناوری اخترشناسی بریتانیا، مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI) و آژانس فضایی اروپا (ESA).
این پروژه بخشی از برنامهی بررسی عمیق تصویری MIRI (MIDIS) بود؛ کارزاری علمی که میدان فراژرف هابل (HUDFD) را دوباره مورد رصد قرار داد. این بررسی نزدیک به ۱۰۰ ساعت رصد پیوسته را شامل میشد؛ طولانیترین مدت رصد جیمز وب از یک میدان فراکهکشانی با یک فیلتر تاکنون. چنین مدتزمانی امکان جمعآوری دادههای بیسابقهای را فراهم کرد.
پژوهشگران با این دادهها توانستند اطلاعات حیاتی دربارهی زمان و چگونگی تشکیل ستارهها در نخستین کهکشانها به دست آورند؛ اطلاعاتی که پیشتر تنها به اندازهگیری نور ستارههای تازهزادهشده در این کهکشانها محدود میشد.
گوران اوستلین، استاد اخترشناسی دانشگاه استکهلم و نویسندهی اصلی مقاله، در بیانیهای مطبوعاتی از سوی ESA چنین توضیح داد:
«در این تصاویر، ما دورترین کهکشانهایی را میبینیم که تاکنون شناختهایم. آنچه رصدهای ما را منحصر به فرد میکند، استفاده از نور فروسرخ میانی و زمان نوردهی بسیار طولانی، نزدیک به ۱۰۰ ساعت است. این ویژگی به ما امکان میدهد تا کهکشانهای فوقالعاده دوردست را مطالعه کنیم؛ کهکشانهایی که نور خود را بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش، یعنی نزدیک به آغاز کیهان، گسیل کردهاند.»
در ادامه، تیم پژوهشی دادههای MIRI را تحلیل کرد و توانست فتومتری و انتقال به سرخ حدود ۲۵۰۰ منبع نوری را استخراج کند که بیشتر آنها کهکشانهای دوردست بودند. این اطلاعات میتواند به تخمین تعداد ستارههایی که مدت کوتاهی پس از مهبانگ شکل گرفتهاند کمک کند و راهی برای درک روند تحول نخستین کهکشانها در اختیار اخترشناسان بگذارد.
از سوی دیگر، این دادهها امکان مطالعهی کهکشانهای غبارآلود را نیز فراهم میکنند؛ یعنی کهکشانهایی با مقادیر عظیم گرد و غبار میانستارهای که بذرهای اولیهی سیاهچالههای کلانجرم را در دل خود دارند و تنها در نور فروسرخ قابل مشاهدهاند.
این یافتهها میتواند به حل پرسش دیرینهای کمک کند: این کهکشانها و سیاهچالههای مرکزیشان چگونه توانستند در مدت زمانی به این کوتاهی پس از مهبانگ، به چنین اندازههای بزرگی برسند؟ زیرا بر اساس مدلهای پذیرفتهشدهی کیهانشناسی، زمان کافی برای چنین رشد سریعی وجود نداشته است. همین ناهمخوانی موجب شد که مشاهدات وب انقلابی در درک ما از زایش کهکشانها و ساختارهای کیهانی ایجاد کند.
ینس ملیندر، اخترشناس دانشگاه استکهلم و یکی از نویسندگان مقاله، دربارهی اهمیت این نتایج چنین میگوید:
«MIRI به ما امکان میدهد تا از میان پردهی غبار عبور کنیم و آنچه در پسِ آن نهفته است را ببینیم. با مشاهدهی این نوع کهکشانها میتوانیم بفهمیم عناصر سنگین – که گرد و غبار از آنها ساخته شده – با چه سرعتی در جهان اولیه شکل گرفتهاند و همچنین دریابیم که سیاهچالههای کلانجرم، که با حلقهای از غبار داغ احاطه شدهاند، چگونه تکامل یافتهاند. ما دادههای کاملاً تازهای فراهم کردهایم که در آینده برای مطالعهی تحول کهکشانها و شکلگیری نخستین کهکشانها به کار خواهد رفت. از آنجا که میدان HUDF بخشی از آسمان شب است که بیش از هر نقطهی دیگری رصد شده، ارزش بالایی دارد که تصاویر ما در دسترس عموم پژوهشگران قرار گیرد. ما انتظار داریم بسیاری از دانشمندان از این دادهها استفاده کنند.»
بدین ترتیب، مشاهدات تازهی جیمز وب نه تنها مرزهای دانش ما دربارهی کیهان آغازین را گسترش دادهاند، بلکه پرسشهای بنیادینی را دربارهی چگونگی شکلگیری نخستین ستارهها، کهکشانها، و سیاهچالهها مطرح کردهاند. این دادهها در سالهای آینده به یکی از مهمترین منابع علمی برای مطالعهی تاریخ کیهان تبدیل خواهند شد.