راز کیهانی ۱۳ میلیارد ساله در اعماق تاریکی: پرده‌برداری تلسکوپ جیمز وب!
آیا می‌دانستید که منشاء روشنایی جهان هستی پس از دوران تاریک اولیه، نه کهکشان‌های عظیم و سیاه‌چاله‌ها، بلکه کهکشان‌های کوتوله کوچک و کم‌نور بوده‌اند؟ مطالعه‌ای جدید که در مجله معتبر Nature منتشر شده، پاسخی برای یکی از دیرپاترین سوالات کیهان‌شناسی ارائه می‌دهد: چه عاملی باعث شد تا جهان از تاریکی ابتدایی خود بیرون آید؟ یافته‌های اخیر، برگرفته از داده‌های میدان عمیق ثبت‌شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و هابل، نشان می‌دهند که مجرمان اصلی این تحول، نه کهکشان‌های بزرگ و یا سیاه‌چاله‌هایی که پیش‌تر تصور می‌شدند، بلکه کهکشان‌های کوتوله کم‌نور، کوچک اما به طرز شگفت‌آوری قدرتمند، بوده‌اند که سپیده‌دم کیهانی را برافروختند.
نسل جدید تلسکوپ‌ها تاریخ بازیونیزاسیون را از نو می‌نویسند
دهه‌هاست که اخترفیزیکدانان تلاش می‌کنند تا درک کنند که چگونه جهان اولیه از یک گستره سرد و تاریک از هیدروژن خنثی به کیهان شفاف پر از ستارگان و کهکشان‌هایی که امروزه می‌بینیم، تبدیل شد. این دوره – که به عنوان بازیونیزاسیون کیهانی شناخته می‌شود – لحظه‌ای را نشان می‌دهد که نور بالاخره توانست بدون مسدود شدن توسط مه غلیظ هیدروژن از جهان عبور کند.
پژوهشگران با بهره‌گیری از اثرات لنز گرانشی در یک خوشه کهکشانی عظیم به نام Abell 2744، توانستند دورتر و واضح‌تر از همیشه به جهان اولیه نگاه کنند. کشف آن‌ها فرضیات دیرینه را بازنویسی می‌کند.
ایرینا چمرینسکا، اخترفیزیکدان در Institut d’Astrophysique de Paris، می‌گوید: «این کشف نقش حیاتی ای کهکشان‌های فوق‌العاده کم‌نور در تکامل جهان اولیه را آشکار می‌کند. آن‌ها فوتون‌های یونیزه‌کننده‌ای تولید می‌کنند که هیدروژن خنثی را در طول بازیونیزاسیون کیهانی به پلاسمای یونیزه تبدیل می‌کنند. این امر بر اهمیت درک کهکشان‌های کم‌جرم در شکل‌دهی تاریخ جهان تاکید می‌کند.»
(تصویر: میدان دید Abell 2744. اعتبار: NASA, ESA, CSA, I. Labbe/Swinburne University of Technology, R. Bezanson/University of Pittsburgh, A. Pagan/STScI)
کهکشان‌های کوتوله، غول‌ها را در یک چرخش بازی‌تغییردهنده تحت‌الشعاع قرار می‌دهند
برخلاف نظریه‌های قبلی که بازیونیزاسیون کیهانی را به سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم یا کهکشان‌های عظیمی که مملو از ستارگان تازه متولد شده بودند نسبت می‌دادند، این مطالعه کهکشان‌های کوتوله را به عنوان محرک‌های واقعی این فرآیند شناسایی می‌کند. این کهکشان‌ها، اگرچه در مقایسه با پسرعموهای درخشان‌تر خود بسیار کوچک هستند، اما فراوان بوده و در تولید پرتوهای یونیزه‌کننده بسیار کارآمد هستند.
این تیم با استفاده از طیف‌سنجی JWST با وضوح بالا، نمونه‌ای از کهکشان‌های کوتوله را که در اطراف Abell 2744 خوشه‌بندی شده بودند، بررسی کرد. آن‌ها دریافتند که این کهکشان‌ها نه‌تنها فراوان‌تر هستند – تعدادشان ۱۰۰ به ۱ از کهکشان‌های بزرگ‌تر بیشتر است – بلکه در مجموع چهار برابر بیشتر پرتو یونیزه‌کننده ساطع می‌کنند.
حکیم آتک، محقق ارشد Institut d’Astrophysique de Paris، می‌گوید: «این نیروگاه‌های کیهانی در مجموع انرژی کافی برای انجام این کار را ساطع می‌کنند. با وجود اندازه کوچکشان، این کهکشان‌های کم‌جرم تولیدکنندگان پرکار تابش پرانرژی هستند و فراوانی آن‌ها در این دوره آنقدر زیاد است که نفوذ جمعی آن‌ها می‌تواند کل وضعیت جهان را تغییر دهد.»
(تصویر: تصویری از میدان عمیق JWST با برخی از منابعی که محققان به عنوان محرک‌های بازیونیزاسیون شناسایی کرده‌اند. اعتبار: Hakim Atek/Sorbonne University/JWST)
مرز جدیدی برای اکتشافات کیهانی
پیامدهای این تحقیق بسیار فراتر از دوره بازیونیزاسیون است. اگر این کهکشان‌های کوچک در روشن کردن جهان نقش اساسی داشته‌اند، پس ممکن است ستاره‌شناسان نیاز داشته باشند تا مدل‌های شکل‌گیری کهکشان، تکامل ستارگان و حتی توزیع ماده تاریک را مورد ارزیابی مجدد قرار دهند. مقیاس محض نفوذی که در چنین اجرام کوچکی جای گرفته است، نشان‌دهنده تغییری عمیق در نحوه درک دانشمندان از معماری جهان اولیه است.
با این حال، این مطالعه تنها بخش کوچکی از آسمان را پوشش می‌دهد. برای تثبیت این نتایج، محققان قصد دارند مناطق دیگر لنز کیهانی را بررسی کرده و مجموعه داده‌ها را گسترش دهند. با این وجود، وعده پاسخ‌های جدید – و سوالات جدید – نشاط‌بخش است.
تمیا نانایاکارا از Swinburne University of Technology می‌گوید: «ما اکنون با JWST وارد قلمرو ناشناخته‌ای شده‌ایم. این کار سوالات هیجان‌انگیزتری را باز می‌کند که باید در تلاش‌های خود برای ترسیم تاریخ تکاملی آغازهایمان به آن‌ها پاسخ دهیم.»
