تولد کیهانی کهکشان‌ها؛ اخترشناسان لحظه شکل‌گیری اولیه کهکشان‌ها را رصد کردند!

دانشمندان در حال مطالعه کیهان دوردست، جمعیتی از کهکشان‌های باستانی را کشف کرده‌اند که میلیاردها سال پیش برای اولین بار شروع به نورافشانی کرده‌اند. این کهکشان‌ها که با نام گسیل‌کننده‌های لایمن آلفا (LAE) شناخته می‌شوند، در اولین موج شکل‌گیری ستارگان خود، که اساساً “تولد کیهانی” آن‌هاست، رصد شده‌اند. با مشاهده این لحظه خیره‌کننده در اعماق فضا و زمان، محققان در حال کشف منشأ کهکشان‌هایی مانند راه شیری خودمان هستند و نگاه قدرتمندی به نحوه شکل‌گیری و رشد جهان به ما می‌دهند.

اولین نگاه‌ها به “ظهر کیهانی”

تیمی از اخترشناسان به سرپرستی یک محقق از دانشگاه راتگرز-نیوبرانزویک، نگاهی هیجان‌انگیز به جهان اولیه کشف کرده‌اند. با نفوذ به دوره‌ای معروف به “ظهر کیهانی”، تقریباً ۲ تا ۳ میلیارد سال پس از بیگ بنگ، آن‌ها دسته‌ای خاص از کهکشان‌های باستانی را در میانه اولین فوران ستاره‌زایی خود کشف کردند.

این یافته سرنخ‌های ارزشمندی در مورد نحوه رشد و تکامل کهکشان‌ها ارائه می‌دهد و به دانشمندان کمک می‌کند تا اولین فصل‌های تاریخ کیهان را در کنار هم قرار دهند. این تحقیق که در “ژورنال آستروفیزیکی لترز” منتشر شده است، بر روی کهکشان‌هایی به نام گسیل‌کننده‌های لایمن آلفا یا LAEها تمرکز دارد. این کهکشان‌ها از جمله قدیمی‌ترین و درخشان‌ترین‌ها هستند و دانشمندان از تصویربرداری پیشرفته و یادگیری ماشینی برای مطالعه آن‌ها در این دوره اوج فعالیت کهکشانی استفاده کردند.

فانوس‌های کیهانی جهان اولیه

LAEها با نوری شدید می‌درخشند زیرا به سرعت ستارگان جدیدی را تشکیل می‌دهند. با انبساط جهان، نور فرابنفش ساطع شده توسط آن‌ها، معروف به لایمن آلفا، به طول موج‌هایی کشیده می‌شود که ما می‌توانیم از زمین تشخیص دهیم. این کهکشان‌ها بیش از ۱۲ میلیارد سال قدمت دارند و همین امر آن‌ها را به برخی از اولین و مهمترین نشانگرهای کیهانی جهان تبدیل می‌کند.

نیکول فایرستون، همکار تحقیقاتی فارغ‌التحصیل بنیاد ملی علوم در گروه فیزیک و نجوم دانشکده هنر و علوم و نویسنده اول این مطالعه، گفت:

LAEها به عنوان اجداد کهکشان‌های معمولی امروزی مانند راه شیری خودمان شناسایی شده‌اند. اکنون که می‌دانیم چه زمانی ستارگان خود را برای اولین بار تشکیل داده‌اند، ‘داستان منشأ’ کهکشان خودمان را کشف کرده‌ایم و یکی از رازهای آفرینش را گشوده‌ایم.

ارتباط با منشأ راه شیری

انگیزه اصلی مطالعه کهکشان‌های باستانی، درک این بود که کهکشان راه شیری در اولین شروع شکل‌گیری ستارگان چگونه به نظر می‌رسیده است. تحقیقات قبلی اریک گاوایزر، استاد برجسته گروه فیزیک و نجوم، نشان داد که LAEها رشد و تکامل خواهند یافت تا شبیه راه شیری امروزی شوند.

گاوایزر، که رهبری تیم تحقیقاتی پشت این یافته جدید را نیز بر عهده داشت، گفت:

تاکنون، این یک سوال باز بود که آیا ما به اندازه کافی به عقب در زمان نگاه کرده‌ایم تا نقاط شروع راه شیری و کهکشان‌های مشابه آن را پیدا کنیم. اکنون پاسخ به این سوال ‘بله’ است!

اولین فوران ستاره‌زایی یا تولد دوباره؟

دانشمندان مدت‌هاست که از خود پرسیده‌اند که آیا LAEها کهکشان‌هایی هستند که اولین فوران ستاره‌زایی خود را تجربه می‌کنند یا کهکشان‌های قدیمی‌تری هستند که پس از یک دوره عدم فعالیت، ستاره‌زایی را از سر گرفته‌اند. محققان گفتند که این تمایز برای درک تکامل کهکشان‌ها در طول زمان کیهانی حیاتی است.

فایرستون گفت:

برای اولین بار، ما توانسته‌ایم به طور قطعی نشان دهیم که بیشتر LAEs در زمان رصد، اولین فوران ستاره‌زایی بزرگ خود را تجربه می‌کنند و تنها ستارگان بسیار جوانی دارند.

یادگیری ماشینی و تاریخ کیهانی

آن‌ها از داده‌های پروژه ODIN استفاده کردند، یک بررسی آسمانی با نامی که مخفف “One-hundred-deg2 DECam Imaging in Narrowbands” است. این پروژه از دوربین انرژی تاریک در رصدخانه بین‌المللی سرو تولولو در شیلی استفاده می‌کند. این دوربین تصاویر تخصصی از جهان دوردست را در ناحیه وسیعی از آسمان ثبت می‌کند. این تیم LAEها را به عنوان اجسامی شناسایی کرد که در این تصاویر تخصصی در مقایسه با رنگ‌های نور قابل مشاهده برای چشم انسان، بسیار درخشان‌تر به نظر می‌رسند.

برای تجزیه و تحلیل، محققان از یک تکنیک یادگیری ماشینی برای تجزیه و تحلیل نور این کهکشان‌ها استفاده کردند تا خواص فیزیکی آن‌ها، از جمله نرخ شکل‌گیری ستاره‌ها را به عنوان تابعی از زمان، استنباط کنند. این روش به آن‌ها اجازه داد تا “داستان زندگی” دقیقی را برای هر LAE در نمونه خود بازسازی کنند. روش مورد استفاده برای این کار در راتگرز توسط گاوایزر و کارتییک آیر، دانشجوی سابق فارغ‌التحصیل که با این استاد کار می‌کرد، توسعه داده شد.

LAEها در جنون ستاره‌زایی

این مطالعه نشان داد که ۹۵ درصد از LAEها در اوج مرحله ستاره‌زایی خود قرار دارند. فایرستون گفت که این نتیجه تأیید می‌کند که LAEها در مرحله اولیه حیاتی تکامل قرار دارند و به دانشمندان کمک می‌کند تا جدول زمانی و فرآیندهای دخیل در شکل‌گیری کهکشان را درک کنند.

این داده‌ها گامی مهم در آشکارسازی شرایط دقیقی است که تحت آن کهکشان‌ها فوران‌های ستاره‌زایی قابل توجهی را تجربه می‌کنند.

گاوایزر گفت:

این کشف به ما کمک می‌کند تا درک کنیم که کهکشان راه شیری خودمان در اولین شروع شکل‌گیری ستارگان چگونه به نظر می‌رسیده است.

منبع: Scitechdaily