خوشههای کهکشانی که شامل صدها یا حتی هزاران کهکشان هستند و بهوسیله نیروی گرانش به هم پیوند خوردهاند و در میان ابرهای عظیم گاز فوقداغ غوطهورند، طبق مدلهای استاندارد باید میلیاردها سال زمان نیاز داشته باشند تا شکل بگیرند. این مدلها پیشبینی میکنند که چنین غولهایی نمیتوانستهاند در دوران کودکی جهان به وجود آمده باشند.
اما به نظر میرسد جرم کیهانیای به نام JADES-ID1 این پیام را دریافت نکرده است.
کشف جدیدی که در مجله علمی Nature Communications منتشر شده، نشان میدهد این جرم که به عنوان یک «پیشخوشه» (protocluster) طبقهبندی میشود، تنها حدود یک میلیارد سال پس از مهبانگ در حال شکلگیری بوده است. این یعنی یک تا دو میلیارد سال زودتر از آنچه نظریهها پیشبینی میکردند چنین ساختارهایی بتوانند وجود داشته باشند. این کشف معمایی تازه ایجاد کرده که درک ما از روند تکامل جهان را به چالش میکشد.
آکوش بوگدان از مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونین میگوید: «این شاید دورترین پیشخوشه تأییدشدهای باشد که تاکنون دیدهایم. JADES-ID1 به ما نشان میدهد که جهان برای بزرگ شدن عجله داشته است.»
این کشف حاصل ترکیب دادههای دو تا از قدرتمندترین تلسکوپهای ناساست. James Webb Space Telescope دستکم ۶۶ کهکشان را شناسایی کرد که در این فاصله شگفتانگیز از ما، به صورت خوشهای در کنار هم قرار گرفتهاند. در همین حال، Chandra X-ray Observatory ابری عظیم از گاز با دمای میلیونها درجه را آشکار کرد که این کهکشانها را در بر گرفته است.
این گاز داغ، نشانهای قطعی از شکلگیری یک خوشه کهکشانی است. وقتی کهکشانها تحت تأثیر گرانش به سمت یکدیگر سقوط میکنند، گاز میان آنها نیز به درون کشیده میشود و بهشدت فشرده میگردد. این فشردگی شدید باعث میشود دمای گاز به میلیونها درجه برسد و در پرتو ایکس بدرخشد. این تابش ایکس مدرک مستقیمی است که نشان میدهد JADES-ID1 صرفاً یک همترازی تصادفی کهکشانها نیست، بلکه یک پیشخوشه واقعی است که بهوسیله گرانش در کنار هم نگه داشته شده است.
گریت شلنبرگر، یکی از نویسندگان مقاله، توضیح میدهد:
«دیدن این که خوشههای کهکشانی دقیقاً چه زمانی و چگونه رشد میکنند بسیار مهم است. این مثل آن است که به جای بررسی یک خودروی کامل، خط مونتاژ آن را در حال ساخت تماشا کنیم.»
آنچه این کشف را خارقالعاده میکند، زمان وقوع آن است. JADES-ID1 تاکنون جرمی در حدود ۲۰ تریلیون برابر جرم خورشید را گرد آورده است. این مقدار ماده در جهانی که هنوز بسیار جوان بوده، عددی حیرتآور محسوب میشود. رکورددار قبلی پیشخوشهای با تابش ایکس، مربوط به دورهای حدود سه میلیارد سال پس از مهبانگ بود؛ زمانی که گرانش فرصت بیشتری برای شکل دادن چنین ساختارهایی داشته است.
اما طبق بیشتر مدلهای شکلگیری ساختارهای کیهانی، تنها یک میلیارد سال پس از آغاز جهان، نه زمان کافی وجود داشته و نه چگالی کهکشانی لازم تا جرمی به این بزرگی بتواند شکل بگیرد. با این حال، JADES-ID1 وجود دارد و نظریهها را به چالش میکشد.
این کشف به لطف همپوشانی خوششانس دو میدان رصدی ممکن شد. میدان بررسی ژرف کهکشانی پیشرفته جیمز وب با میدان ژرف جنوبی چاندرا همراستا شده بود؛ منطقهای که عمیقترین رصد پرتو ایکس تاریخ در آن انجام شده است. این همزمانی به اخترشناسان اجازه داد هم خود کهکشانها و هم گاز داغ میان آنها را در چنین فاصله عظیمی مشاهده کنند.
در طی میلیاردها سال آینده، JADES-ID1 به تکامل خود ادامه خواهد داد و در نهایت به یک خوشه کهکشانی عظیم شبیه آنچه امروز در جهان محلی میبینیم تبدیل خواهد شد. اما همین که چنین ساختاری توانسته در زمانی به این کوتاهی شکل بگیرد، نیازمند توضیحی تازه است.
آیا گرانش در جهان اولیه کارآمدتر از آنچه تصور میکردیم عمل کرده است؟ آیا ماده تاریک نقشی متفاوت یا قویتر داشته است؟ یا شاید فیزیک ناشناختهای در کار بوده که هنوز آن را به طور کامل درک نکردهایم؟
کشف JADES-ID1 نشان میدهد که جهان اولیه ممکن است بسیار پویاتر و کارآمدتر از پیشبینیهای ما بوده باشد. این یافته میتواند سرنخهایی درباره چگونگی تولد بزرگترین ساختارهای کیهانی در اختیار ما بگذارد و حتی ما را به بازنگری در برخی از فرضیات بنیادین کیهانشناسی وادار کند.
در نهایت، این کشف یادآور این حقیقت است که هرچه ابزارهای رصدی ما پیشرفتهتر میشوند، جهان بیش از پیش ما را غافلگیر میکند. شاید کیهان، آنگونه که تصور میکردیم، صبور و آهسته رشد نکرده باشد؛ شاید از همان آغاز، با شتابی شگفتانگیز در حال ساختن عظیمترین سازههای خود بوده است.
