کهکشان‌های درخشان اولیه جهان، انتظارات اخترشناسان را زیر سؤال می‌برند!

مشاهدات جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نظریه‌های سنتی درباره شکل‌گیری کهکشان‌های اولیه را به چالش کشیده و به جای ساختارهای کوچک و کم‌نور، کهکشان‌های بزرگ و درخشان را آشکار کرده است.

این یافته‌ها نظریه دینامیک نیوتنی اصلاح‌شده (MOND) را که نقش ماده تاریک را زیر سؤال می‌برد و تشکیل سریع کهکشان‌ها در جهان اولیه را پیشنهاد می‌کند، تأیید کرده و چالشی برای فرضیه رایج ماده تاریک ایجاد می‌کنند.

به چالش کشیدن نظریه‌های رایج شکل‌گیری کهکشان

نظریه غالب درباره شکل‌گیری کهکشان‌ها در جهان اولیه این بود که تلسکوپ فضایی جیمز وب سیگنال‌های ضعیفی از کهکشان‌های کوچک و ابتدایی شناسایی خواهد کرد. اما داده‌های جدید این ایده را زیر سؤال برده و تردیدهایی درباره فرضیه گسترده‌ای که می‌گوید ماده تاریک نامرئی به تجمع ستاره‌ها و کهکشان‌های اولیه کمک کرده است، ایجاد می‌کند.

مشاهدات نشان می‌دهند که کهکشان‌های اولیه به‌طور غیرمنتظره‌ای بزرگ و درخشان هستند. این یافته‌ها با نظریه جایگزینی درباره گرانش هماهنگ است، طبق تحقیقاتی از دانشگاه کیس وسترن رزرو که اخیراً در ژورنال Astrophysical Journal منتشر شده است. نتایج این تحقیق درک طولانی‌مدت اخترشناسان از چگونگی شکل‌گیری اولین ساختارهای جهان را زیر سؤال می‌برد.

شواهدی در حمایت از گرانش اصلاح‌شده (MOND)

استیسی مک‌گاو، اخترفیزیکدان دانشگاه کیس وسترن رزرو که مقاله‌ای درباره ساختارهای جهان اولیه نوشته است، گفت:

آنچه نظریه ماده تاریک پیش‌بینی کرده بود، آن چیزی نیست که ما مشاهده می‌کنیم!

به جای اینکه ماده تاریک عامل اصلی شکل‌گیری کهکشان‌ها باشد، مک‌گاو پیشنهاد می‌کند که گرانش اصلاح‌شده می‌تواند کلید این موضوع باشد. نظریه‌ای به نام دینامیک نیوتنی اصلاح‌شده (MOND) که در سال ۱۹۹۸ ارائه شد، پیش‌بینی کرده بود که شکل‌گیری کهکشان‌ها در جهان اولیه بسیار سریع‌تر از مدل ماده تاریک سرد (lambda-CDM) اتفاق افتاده است.

نقش جیمز وب در مشاهدات کهکشانی

تلسکوپ فضایی جیمز وب برای پاسخ به برخی از بزرگ‌ترین پرسش‌های جهان طراحی شده است: ستاره‌ها و کهکشان‌ها چگونه و چه زمانی شکل گرفته‌اند؟ تا زمان پرتاب آن در سال ۲۰۲۱، هیچ تلسکوپی قادر نبود به این عمق از جهان نگاه کند و تا این حد به گذشته بازگردد.

مدل lambda-CDM پیش‌بینی می‌کند که کهکشان‌ها به دلیل گرانش اضافی که جرم ماده تاریک فراهم می‌کند، از تجمع تدریجی ماده از ساختارهای کوچک‌تر به بزرگ‌تر تشکیل شده‌اند.

مک‌گاو گفت:

اخترشناسان ماده تاریک را اختراع کردند تا توضیح دهند چگونه از یک جهان اولیه بسیار یکنواخت به کهکشان‌های بزرگ با فضای خالی زیاد بین آن‌ها که امروزه می‌بینیم، می‌رسیم.

در این مدل، قطعات کوچک‌تر در ساختارهای بزرگ‌تر و بزرگ‌تر جمع شدند تا کهکشان‌ها شکل بگیرند. جیمز وب باید این پیش‌سازهای کهکشانی کوچک را به‌صورت نور کم‌رنگ مشاهده کند.

پیش‌بینی‌های موفقیت‌آمیز گرانش اصلاح‌شده (MOND)

استیسی مک‌گاو گفت:

انتظار این بود که هر کهکشان بزرگی که در جهان نزدیک می‌بینیم، از این قطعات بسیار کوچک شروع شده باشد.

اما حتی با بررسی جهان در شیفت‌قرمزهای بالاتر که به معنای نگاه کردن به مراحل اولیه‌تر از تکامل جهان است، سیگنال‌ها بزرگ‌تر و درخشان‌تر از آن چیزی هستند که انتظار می‌رفت.

طبق نظریه دینامیک نیوتنی اصلاح‌شده (MOND)، جرمی که به یک کهکشان تبدیل می‌شود به‌سرعت جمع شده و در ابتدا همراه با بقیه جهان به سمت بیرون گسترش می‌یابد. نیروی گرانش قوی‌تر باعث کند شدن و سپس معکوس شدن این گسترش می‌شود و مواد بر روی خود فرو می‌ریزند تا یک کهکشان تشکیل دهند. در این نظریه، اصلاً ماده تاریکی وجود ندارد.

مک‌گاو گفت ساختارهای بزرگ و درخشانی که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب در مراحل اولیه جهان مشاهده شده‌اند، بیش از یک ربع قرن پیش توسط گرانش اصلاح شده پیش‌بینی شده بودند. او این مقاله را با فدریکو للی، پژوهشگر سابق پسا‌دکترا در دانشگاه کیس وسترن رزرو که اکنون در رصدخانه اخترفیزیکی INAF—Arcetri در ایتالیا مشغول به کار است و همچنین دانشجوی سابق دکترا جی فرانک هم‌نویسندگی کرده است. چهارمین نویسنده این مقاله جیمز شومبرت از دانشگاه اورگان است.

مک‌گاو کفت:

خلاصه مطلب این است که “به شما گفته بودم”.

من تربیت شده‌ام که گفتن این جمله بی‌ادبانه است، اما این تمام هدف روش علمی است: پیش‌بینی کنید و سپس بررسی کنید کدام یک درست از آب درمی‌آید.

او افزود که یافتن نظریه‌ای که با هر دو نظریه گرانش اصلاح شده و نسبیت عام سازگار باشد، همچنان یک چالش بزرگ است.

منبع: Scitechdaily