در مطالعه‌ای که اخیراً انجام شده است، محققان دانشگاه میسوری با بررسی مناطق دوردست کیهان به کشفی شگفت‌انگیز دست یافتند. آن‌ها با تجزیه‌وتحلیل تصاویر فروسرخ ثبت‌شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ناسا، ۳۰۰ شیء را شناسایی کردند که به‌طرز غیرمنتظره‌ای درخشان هستند!
هاوجینگ یان، استاد ستاره‌شناسی در کالج هنر و علم میسوری و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید:
این اجرام مرموز، کاندیدای کهکشان‌های اولیه در کیهان هستند، به این معنی که ممکن است کهکشان‌های بسیار اولیه باشند. حتی اگر فقط چند مورد از این اجرام همان چیزی باشند که ما فکر می‌کنیم، کشف ما می‌تواند ایده‌های فعلی در مورد چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها در کیهان اولیه را به چالش بکشد، یعنی همان دوره‌ای که اولین ستارگان و کهکشان‌ها شروع به شکل‌گیری کردند.
شناسایی اجرام در کیهان فوراً امکان‌پذیر نیست و به فرایندی دقیق و چندمرحله‌ای نیاز دارد که ترکیبی از فناوری پیشرفته، تجزیه‌وتحلیل کامل، و مقداری کارآگاهی نجومی است تا ماهیت واقعی آن‌ها مشخص شود!
گام اول: کشف اولین سرنخ‌ها
تیم تحقیقاتی در میسوری کار خود را با دو ابزار پیشرفته فروسرخِ تلسکوپ جیمز وب آغاز کردند: دوربین مادون قرمز نزدیک و ابزار مادون قرمز میانی. این ابزارها برای ثبت نور از دورترین مناطق فضا ساخته شده‌اند و برای بررسی کیهان اولیه ضروری هستند.
چرا تمرکز بر نور فروسرخ است؟ دلیل این است که هرچه یک جرم از زمین دورتر باشد، نور آن مدت‌زمان بیشتری در سفر بوده و در هنگام رسیدن به زمین به بخش فروسرخ طیف کشیده می‌شود.
یان می‌گوید:
همان‌طور که نور این کهکشان‌های اولیه در فضا سفر می‌کند، به طول‌موج‌های بلندتر کشیده می‌شود و از نور مرئی به نور فروسرخ تغییر می‌کند. به این کشیدگی، انتقال به سرخ گفته می‌شود و به ما کمک می‌کند تا بفهمیم این کهکشان‌ها چقدر از ما دورند. هرچه انتقال به سرخ بیشتر باشد، کهکشان از زمین دورتر و به آغاز کیهان نزدیک‌تر است.
گام دوم: «افت»
برای تعیین هویت هر یک از ۳۰۰ کهکشان احتمالی اولیه، محققان در میسوری از روشی به‌نام تکنیک افت استفاده کردند که رویکردی شناخته‌شده است.
بانگژنگ تام سان، دانشجوی دکتری در حال همکاری با یان و نویسنده اصلی مطالعه، توضیح می‌دهد:
این روش کهکشان‌های با انتقال به سرخ بالا را با جستجو در اجسامی تشخیص می‌دهد که در طول‌موج‌های قرمزتر ظاهر می‌شوند اما در طول‌موج‌های آبی‌تر ناپدید می‌گردند. این نشانه آن است که نور آن‌ها از فواصل و زمان‌های بسیار طولانی عبور کرده است. این پدیده نشان‌دهنده گسست لیمان است، یک ویژگی طیفی که به دلیل جذب نور فرابنفش توسط هیدروژن خنثی ایجاد می‌شود. با افزایش انتقال به سرخ، این نشانه به سمت طول‌موج‌های قرمزتر منتقل می‌شود.
گام سوم: تخمین جزئیات
یان می‌گوید درحالی‌که تکنیک افت هر یک از کاندیداهای کهکشانی را شناسایی می‌کند، گام بعدی این است که بررسی کنیم آیا می‌توانند انتقال به سرخ «بسیار» بالا داشته باشند یا خیر.
او می‌افزاید:
در حالت ایده‌آل، این کار با استفاده از طیف‌سنجی انجام می‌شود، تکنیکی که نور را در طول‌موج‌های مختلف پخش می‌کند تا نشانه‌هایی را شناسایی کند که امکان تعیین دقیق انتقال به سرخ را فراهم می‌آورد.
اما زمانی‌که داده‌های کامل طیف‌سنجی در دسترس نیست، محققان می‌توانند از تکنیکی به نام برازش توزیع انرژی طیفی استفاده کنند. این روش مبنایی را به سان و یان برای تخمین انتقال به سرخ کاندیداهای کهکشانی خود، به همراه ویژگی‌های دیگری مانند سن و جرم، فراهم کرد.
در گذشته، دانشمندان اغلب فکر می‌کردند که این اجرام بسیار درخشان کهکشان‌های اولیه نیستند، بلکه چیز دیگری هستند که از آن‌ها تقلید می‌کنند. با این حال، سان و یان بر اساس یافته‌های خود معتقدند که این اجرام سزاوار بررسی دقیق‌تری هستند و نباید به‌سرعت رد شوند.
یان می‌گوید:
حتی اگر فقط چند مورد از این اجرام در کیهان اولیه تأیید شوند، ما را مجبور خواهند کرد که نظریه‌های موجود در مورد شکل‌گیری کهکشان را تغییر دهیم.
گام چهارم: پاسخ نهایی
آزمون نهایی از طیف‌سنجی، به‌عنوان معیار اصلی، برای تأیید یافته‌های تیم استفاده خواهد کرد.
طیف‌سنجی نور را به طول‌موج‌های مختلف تقسیم می‌کند، مانند اینکه چگونه یک منشور نور را به یک رنگین‌کمان از رنگ‌ها می‌شکند. دانشمندان از این تکنیک برای آشکار کردن «اثرانگشت» منحصربه‌فرد یک کهکشان استفاده می‌کنند که می‌تواند سن، نحوه شکل‌گیری، و ترکیبات آن را نشان دهد.
سان می‌گوید:
یکی از اجرام ما در حال حاضر توسط طیف‌سنجی به‌عنوان یک کهکشان اولیه تأیید شده است. اما تنها این یک جرم کافی نیست. ما به تأییدیه‌های بیشتری نیاز خواهیم داشت تا با قاطعیت بگوییم که آیا نظریه‌های فعلی به چالش کشیده شده‌اند یا خیر.
منبع: Scitechdaily
