کشف اکسیژن در دوردست ترین کهکشان آغازین عالم

دانشمندان موفق به شناسایی اکسیژن در کهکشانی بسیار دوردست شدند؛ کهکشانی که نور آن برای رسیدن به زمین سفری ۱۳.۴ میلیارد ساله را طی کرده است. این کشف روزنه ای هیجان انگیز به سوی رخداد های کیهانی اولیه گشوده که تنها چند صد میلیون سال پس از آغاز جهان رخ داده اند.

به گزارش ارس محققان می گویند که این سامانه دورترین نمونه ای است که تاکنون علائم اتمی چنین عناصری در آن به طور قطعی مشاهده شده است. این دستاورد توانمندی تلسکوپ های پیشرفته ای را که به صورت هم افزا با یکدیگر کار می کنند برجسته می سازد. آنها همچنین موفق به شناسایی نرخ بالایی از زایش ستاره ای و همچنین میزان نسبتاً کمی از عناصر سنگین تر در این کهکشان شدند.

رصد کهکشان برای شناسایی اکسیژن

خورخه زاوالا ستاره شناس مرکز منطقه ای ALMA در شرق آسیا و عضو رصدخانه ملی نجوم ژاپن یکی از افراد کلیدی در این پژوهش بود. او در این باره توضیح داد: «ما بیش از چهل آنتن ۱۲ متری آرایه میلی متری/زیرمیلی متری بزرگ آتاکاما (ALMA) و همچنین تلسکوپ ۶.۵ متری جیمز وب (JWST) را برای چندین ساعت به نقطه ای از آسمان نشانه رفتیم که با چشم غیرمسلح کاملاً خالی به نظر می رسد.»

هدف از این مشاهده دریافت سیگنال هایی از یکی از دوردست ترین اجرام شناخته شده در جهان بود. تیم پژوهشی توانست تابش هایی از اتم های برانگیخته ی عناصری همچون هیدروژن و اکسیژن را شناسایی کند؛ تابش هایی که اطلاعات ارزشمندی در مورد مواد سازنده نخستین ستارگان در اختیار دانشمندان قرار می دهند.

شرایط نامعمول در کهکشان GHZ۲

این کهکشان که GHZ۲ نام گذاری شده جرمی برابر با چند صد میلیون برابر جرم خورشید دارد اما در منطقه ای با وسعتی تنها چند صد سال نوری متمرکز شده است. این چگالی بالا مشابه ساختار هایی است که در خوشه های ستاره ای فشرده مشاهده می شود و همین مسئله پرسش هایی را درباره نحوه شکل گیری چنین ساختار های متراکمی در نخستین مراحل شکل گیری کیهان به وجود آورده است.

فلزینگی (metallicity) این کهکشان که به میزان عناصر سنگین تر از هیدروژن و هلیوم اشاره دارد تنها حدود یک دهم منطقه خورشیدی ماست؛ موضوعی که برای کهکشانی متعلق به دوران های ابتدایی جهان قابل انتظار است. با این حال این موضوع نشان می دهد که فرایند شکل گیری فلزات در کیهان سریع تر از آنچه در ابتدا تصور می شد آغاز شده است.

انفجار های زایش ستاره ای

کهکشان GHZ۲ از ستارگانی داغ و کوتاه عمر تشکیل شده که باعث درخشش بسیار زیاد و سیگنال انرژی خاص آن شده اند. تابش شدید این ستارگان عناصر مختلفی مانند اکسیژن و هیدروژن یونیزه را در سراسر کهکشان به وجود می آورد و این درخشش غیرمعمول توجه اخترشناسان را به خود جلب کرده است.

این رصد ها نشان می دهد که تولد ستارگان در این محیط با سرعت بسیار بالایی اتفاق می افتد و روندی فورانی دارد نه تدریجی. بسیاری از اخترشناسان معتقدند چنین چرخه های پرشور زایش ستاره ای در کیهان اولیه رایج تر بوده اند و همین امر ممکن است توضیحی برای رشد سریع و عظیم برخی کهکشان ها در دوران های اولیه باشد.

سرنخ هایی درباره منشأ خوشه های کروی

برخی مطالعات نشان می دهند که کهکشانی مانند GHZ۲ می تواند سرنخ هایی درباره منشأ خوشه های ستاره ای کروی فراهم کند؛ خوشه هایی متراکم و بادوام که امروز در کهکشان هایی همچون راه شیری مشاهده می شوند. ویژگی هایی چون الگو های مشابه در عناصر و چگالی بالای ستارگان در GHZ۲ با مشخصات خوشه های کروی شباهت دارد و همین موضوع احتمال پیوند میان این ساختار ها را مطرح می سازد.

محققان در حال بررسی این فرضیه اند که آیا کهکشان هایی از نوع GHZ۲ می توانند منبع اولیه پیدایش این خوشه های کهن بوده باشند؟ اگر چنین باشد یکی از شکاف های اصلی در شناخت تاریخچه شکل گیری ساختار های کیهانی پر خواهد شد.

تام بکْس ستاره شناس دانشگاه چالمرز سوئد و پژوهشگر پیشین دانشگاه ناگویا ژاپن در این باره گفت: «این مطالعه نقطه اوج تلاشی چندساله برای درک کهکشان های نخستین در جهان است.» به گفته او زمان رصدی بیشتر با تلسکوپ ها برای بررسی نحوه تکامل فلزات شکل گیری ستارگان و حتی سیاه چاله ها در کیهان اولیه ضروری است.

تحلیل خطوط نشری مختلف در این پژوهش امکان ارزیابی ویژگی های کهکشانی متعددی را فراهم کرد و همچنین توانایی های ALMA را در هماهنگی با تلسکوپ جیمز وب به نمایش گذاشت. نتایج این پژوهش راه را برای مطالعات عمیق تر درباره چگونگی شکل گیری کهکشان ها در آغازین ترین مراحل کیهان باز می کند.

مزایای ترکیب داده ها از طول موج های گوناگون

کارشناسان همچنین بر اهمیت ترکیب داده های دریافتی از ابزار هایی که در طول موج های مختلف (از جمله فروسرخ و رادیویی) فعالیت می کنند تأکید دارند. این هم افزایی به پژوهشگران اجازه می دهد تا جزئیات مواد سازنده کهکشان های اولیه را بهتر تحلیل کنند.

اکنون تمرکز دانشمندان بر شناسایی خطوط نشری بیشتری از این نوع کهکشان هاست؛ خطوطی که می توانند ساختار درونی و ترکیب شیمیایی آنها را روشن تر سازند. چنین اطلاعاتی حتی ممکن است الگو های رشد سیاه چاله ها و اثرگذاری آنها بر ساختار های بزرگ مقیاس را آشکار کند.

در نهایت تصویر کامل تری از کیهان اولیه به دست خواهد آمد که می تواند نشان دهد ستارگان و خوشه ها چگونه تحت شرایطی سخت پدید آمدند. با وجود دشواری های فراوان هر کشف جدید ما را یک گام به درک چگونگی رشد کهکشان ها از ریشه های ابتدایی خود نزدیک تر می سازد.

کهکشان GHZ۲ یادآور آن است که فرایند تکامل کیهان از همان ابتدا با سرعت بالایی آغاز شده است. پژوهشگران بر این باورند که اجرامی مشابه این کهکشان هنوز کشف نشده اند و می توانند قطعات بیشتری از این پازل بزرگ را تکمیل کنند.

این بررسی گامی بلند در جهت مشخص کردن زمان و چگونگی پیدایش نخستین جوامع ستاره ای به شمار می آید. دانشمندان امیدوارند با انجام رصد های تکمیلی بتوانند جزئیات بیشتری درباره ساختار GHZ۲ و نقش اکسیژن در تاریخ کیهان به دست آورند.

این پژوهش در مجله معتبر Nature Astronomy منتشر شده است.

انتهای پیام/