تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، کهکشانی به نام Firefly Sparkle را کشف کرده است که تنها ۶۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ وجود داشته و از نظر جرم شباهت زیادی به کهکشان راه شیری اولیه دارد.
مانند کرم‌های شب‌تابی که در یک شب تابستانی گرم «می‌رقصند»، ۱۰ خوشه ستاره‌ای در مشاهدات تلسکوپ وب می‌درخشند. این خوشه‌ها در هاله‌ای نرم از نور پراکنده ستارگان دیگر احاطه شده‌اند. این کهکشان تازه کشف‌شده که Firefly Sparkle نام‌گذاری شده، در حدود ۶۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ در حال شکل‌گیری بوده است.
با استفاده از تصاویر و داده‌های دقیق تلسکوپ وب، محققان به این نتیجه رسیدند که جرم کهکشان Firefly Sparkle مشابه جرم احتمالی راه شیری در دوران ابتدایی تشکیل آن است.
اما این سطح از دقت چگونه به دست آمده است؟ از طریق پدیده‌ای به نام لنز گرانشی که در آن یک جسم عظیم در پیش‌زمینه، نور کهکشان‌های دوردست را بزرگ‌نمایی و منحرف کرده و به‌طور مؤثر با دقتی بالاتر، از آن‌ها تصویربرداری می‌کند. این پدیده در کنار قابلیت‌های پیشرفته تصویربرداری در طیف نزدیک به مادون قرمز تلسکوپ وب، به اخترشناسان امکان داد تا Firefly Sparkle را با وضوح بی‌سابقه‌ای مطالعه کنند.
دکتر جاناتان گاردنر جدیدترین تصاویر تلسکوپ جیمز وب از کهکشان Firefly Sparkle را ارائه کرده است. این تصاویر، جزئیات و ساختارهای پیچیده این کهکشان را نشان می‌دهند. این کهکشان کوچک که به نظر می‌رسد مانند گروهی از کرم‌های شب‌تاب در شب می‌درخشد، پر از خوشه‌های ستاره‌ای است. این اولین باری است که تلسکوپ فضایی جیمز وب توانسته کهکشانی را کشف و بررسی کند که حدود ۶۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ وجود داشته و شباهت‌های زیادی به کهکشان راه شیری در مراحل اولیه شکل‌گیری‌اش دارد.
کشف اولین کهکشان در حال شکل‌گیری با جرمی مشابه راه شیری جوان
برای اولین بار، تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا موفق به شناسایی و اندازه‌گیری جرم کهکشانی دوردست، حدود ۶۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ شده است. شگفت‌آور اینکه، این کهکشان جرمی مشابه جرم احتمالی راه شیری در همان مراحل اولیه شکل‌گیری دارد. بیشتر کهکشان‌هایی که وب تاکنون از این دوران مشاهده کرده، بسیار بزرگ‌تر هستند. پژوهشگران این کهکشان تازه کشف‌شده را به دلیل خوشه‌های درخشان ستاره‌ای‌اش (۱۰ خوشه در مجموع) که با جزئیات مطالعه شده‌اند، آن را “Firefly Sparkle” یعنی درخشش کرم شب‌تاب نام‌گذاری کرده‌اند.
لامیا مولا، نویسنده همکار و استادیار کالج ولسلی در ماساچوست، گفت:
فکر نمی‌کردم بتوان کهکشانی را که در چنین دوران ابتدایی جهان وجود داشته به این تعداد اجزای متمایز تفکیک کرد، چه برسد به اینکه بفهمیم جرم آن مشابه جرم کهکشان ما در مراحل شکل‌گیری‌اش است. این کهکشان کوچک پر از فعالیت‌های مختلف، از جمله مراحل متنوع ستاره‌سازی، است.
خوشه کهکشانی MACS J1423، مجموعه‌ای از هزاران کهکشان درخشان است که به واسطه نیروی گرانش خود به هم پیوسته‌اند. بزرگ‌ترین جسم سفید بیضی‌شکل در این تصویر، یک کهکشان بیضوی ابرغول است که عضو غالب این خوشه کهکشانی محسوب می‌شود.
این خوشه کهکشانی مانند یک لنز طبیعی عمل کرده و نور اجرام بسیار دورتر را بزرگ‌نمایی و منحرف می‌کند. این پدیده که به لنز گرانشی معروف است، به اخترشناسان این امکان را می‌دهد که کهکشان‌های پشت خوشه، مانند کهکشان Firefly Sparkle، را با جزئیات مطالعه کنند.
توانایی برجسته تصویربرداری تلسکوپ وب
تصویر واضح وب از این کهکشان به دو دلیل ممکن شد:
- لنز گرانشی طبیعی: خوشه کهکشانی پیش‌زمینه، ظاهر کهکشان دوردست را به‌شدت بزرگ‌نمایی و تقویت کرد.
- تصویربرداری مادون قرمز با وضوح بالا: قابلیت‌های پیشرفته تلسکوپ وب در ثبت داده‌های بی‌سابقه درباره محتوای این کهکشان کمک بسیاری کرد.
کارتیک آیر، نویسنده همکار و عضو فلوشیپ هابل ناسا در دانشگاه کلمبیا، اظهار داشت:
بدون کمک این لنز گرانشی، امکان تفکیک چنین جزئیاتی از این کهکشان وجود نداشت. بر اساس علم فیزیک فعلی انتظار دیدن چنین کهکشانی را داشتیم، اما دیدن آن واقعاً شگفت‌انگیز است.
لامیا مولا که اولین‌بار این کهکشان را در تصاویر وب مشاهده کرد، به خوشه‌های درخشان ستاره‌ای آن علاقه‌مند شد. او بیان کرد که اجرامی که می‌درخشند معمولاً بسیار متراکم و پیچیده هستند. از آنجا که ظاهر کهکشان شبیه به «درخشش» یا گروهی از کرم‌های شب‌تاب در یک شب تابستانی گرم است، نام آن را “Firefly Sparkle” گذاشتند.
بازسازی ظاهر کهکشان
تیم تحقیقاتی با مدل‌سازی کهکشان Firefly Sparkle به این نتیجه رسید که اگر اثر کشیدگی ناشی از لنز گرانشی وجود نداشت، این کهکشان شبیه یک قطره باران کشیده‌شده به نظر می‌رسید. در داخل این ساختار، دو خوشه ستاره‌ای در بخش بالایی و هشت خوشه در قسمت پایینی آن قرار گرفته‌اند.
کارتیک آیر درباره بازسازی این کهکشان گفت:
بازسازی ما نشان می‌دهد که توده‌های ستارگان در حال شکل‌گیری، با نور پراکنده‌ای از دیگر ستارگان غیرقابل تفکیک احاطه شده‌اند. این کهکشان واقعاً در حال ساختن خود است.
بر اساس داده‌های وب، کهکشان Firefly Sparkle جزو کهکشان‌های کوچکتر است و در دسته کهکشان‌های کم‌جرم قرار می‌گیرد. میلیاردها سال طول می‌کشد تا این کهکشان شکل کامل و جرم نهایی خود را به دست آورده و به یک ساختار مشخص تبدیل شود.
لامیا مولا افزود:
بیشتر کهکشان‌هایی که وب به ما نشان داده، بزرگ‌نمایی یا کشیدگی ندارند و نمی‌توانیم اجزای سازنده آن‌ها را جداگانه مشاهده کنیم. اما در Firefly Sparkle، شاهد ساختن یک کهکشان آجر به آجر هستیم.
ساختاری کشیده و درخشان، آماده برای تحلیل دقیق
از آنجایی‌که این کهکشان به یک قوس بلند و کشیده تغییر شکل داده است، پژوهشگران توانستند به‌راحتی ۱۰ خوشه ستاره‌ای متمایز را شناسایی کنند که بیشتر نور کهکشان را منتشر می‌کنند. این خوشه‌ها در تصاویر وب به رنگ‌های صورتی، بنفش و آبی دیده می‌شوند. رنگ‌های موجود در تصاویر و طیف‌های پشتیبان آن تأیید می‌کنند که ستاره‌سازی در این کهکشان به‌طور همزمان رخ نداده، بلکه در زمان‌های مختلف انجام شده است.
کریس ویلت از مرکز تحقیقات نجوم و اخترفیزیک هرتزبرگ کانادا و محقق اصلی این برنامه مشاهده‌ای گفت:
این کهکشان دارای جمعیتی متنوع از خوشه‌های ستاره‌ای بوده و بسیار قابل‌توجه است که می‌توانیم این خوشه‌ها را در چنین دوران اولیه‌ای از جهان جداگانه ببینیم. هر توده از ستارگان در مرحله متفاوتی از شکل‌گیری یا تکامل خود قرار دارد.
شکل پیش‌بینی‌شده این کهکشان نشان می‌دهد که ستارگان هنوز در یک برآمدگی مرکزی یا دیسک نازک و تخت جای نگرفته‌اند، که این نیز نشانه‌ای دیگر است از اینکه Firefly Sparkle هنوز در حال تشکیل و تکامل است.
همسایگان درخشان
محققان نمی‌توانند پیش‌بینی کنند که این کهکشان نامنظم چگونه طی میلیاردها سال شکل می‌گیرد و به یک ساختار پایدار تبدیل می‌شود. اما تیم تحقیقاتی تأیید کرده است که دو کهکشان دیگر در نزدیکی Firefly Sparkle قرار دارند و ممکن است در طول زمان در نحوه رشد جرم این کهکشان تأثیر بگذارند.
کهکشان اول تنها ۶,۵۰۰ سال نوری از Firefly Sparkle فاصله دارد، و کهکشان دوم با فاصله‌ای حدود ۴۲,۰۰۰ سال نوری از آن جدا شده است. برای مقایسه، قطر راه شیری کامل حدود ۱۰۰,۰۰۰ سال نوری است، به‌طوری که هر سه کهکشان می‌توانند به‌راحتی در داخل آن جای بگیرند. علاوه بر نزدیکی زیاد، محققان معتقدند که این دو کهکشان در حال مدار زدن به دور یکدیگر هستند.
هر بار که یکی از این کهکشان‌ها از کنار دیگری عبور می‌کند، گاز در آن‌ها فشرده و خنک می‌شود، که این امر باعث شکل‌گیری ستاره‌های جدید به‌صورت توده‌ای شده و به جرم کهکشان‌ها اضافه می‌کند.
یوشی‌هیسا آسادا، نویسنده همکار و دانشجوی دکتری در دانشگاه کیوتو ژاپن، توضیح داد:
از مدت‌ها پیش پیش‌بینی شده بود که کهکشان‌ها در جهان اولیه از طریق تعاملات و ادغام‌های پی‌درپی با کهکشان‌های کوچکتر شکل می‌گیرند. ممکن است اکنون شاهد وقوع این فرآیند باشیم.
این پژوهش در تاریخ ۱۱ دسامبر ۲۰۲۴ در مجله Nature منتشر شده است.
منبع: Scitechdaily
