دانشمندان دورترین کهکشان را رصد کردند

۱۸ فروردین ۱۴۰۱ | ۱۸:۴۰ ۱۸ فروردین ۱۴۰۱ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۳ دقیقه
طرحی گرافیکی از یک کهکشان اولیه

یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان ازجمله پژوهشگران مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین، دورترین جرم نجومی را مشاهده کرده‌اند که یک کهکشان اولیه است.

هفته‌ی گذشته بود که ناسا از کشف دورترین ستاره‌ی منفرد توسط هابل خبر داد و حالا نتایجی که امروز پنج‌شنبه ۷ آوریل (۱۸ فروردین) در نشریه‌ی «استروفیزیکال ژورنال» (Astrophysical Journal) منتشر شده است، دورترین کهکشان رصد شده تا کنون را توضیح می‌دهد.

جرمی با نام «اچ‌دی۱» (HD1) را که یک کهکشان احتمالی است و در فاصله‌ی حدود ۱۳.۵ میلیارد سال نوری از ما قرار گرفته است. همچنین در مقاله‌ای که در نشریه‌ی «ام‌ان‌رس» (Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters) منتشر شده است، دانشمندان بررسی حدس‌های ممکن برای ماهیت دقیق این کهکشان را آغاز کرده‌اند.

این تیم دو ایده را مطرح می‌کند: HD1 ممکن است با سرعت شگفت‌آوری در حال شکل دادن ستاره‌ها و احتمالا حتی خانه‌ی ستارگان جمعیت ۳ ستارگان (Population III) باشد؛ نخستین ستارگان جهان که تا کنون هرگز مشاهده نشده‌اند. از سوی دیگر HD1 ممکن است دارای یک سیاهچاله‌ی بسیار پرجرم با جرمی حدود ۱۰۰ میلیون برابر خورشید ما باشد.

«فابیو پاکوچی» (Fabio Pacucci) نویسنده‌ی اصلی این مطالعه در ام‌ان‌رس گفت: «پاسخ به پرسش‌هایی درباره‌ی ماهیت یک منبع در چنین فاصله‌ی دوری می‌تواند چالش‌برانگیز باشد. مثل حدس زدن ملیت یک کشتی از روی پرچمی است که برافراشته است، در حالی که در یک ساحل دوردست و در میان تندباد و مه غلیظ قرار دارد. شاید بتوان برخی رنگ‌ها و شکل‌های پرچم را دید اما به‌طور کامل ممکن نیست. بنابراین، این در نهایت یک بازی طولانی تحلیل و حذف سناریوهای غیرقابل قبول است.»

HD1  در نور فرابنفش بسیار درخشان است. برای توضیح این موضوع پاکوچی گفت: «برخی فرآیندهای پرانرژی در آنجا روی می‌دهد یا بهتر است بگوییم میلیاردها سال پیش روی داده‌اند.»

پژوهشگران در ابتدا تصور کردند که HD1 یک کهکشان ستاره‌بار (Starburst) استاندارد است، یعنی کهکشانی که با سرعت بالایی ستاره‌ها را ایجاد می‌کند. اما پس از محاسبه‌ی تعداد ساتره‌هایی که HD1 تولید می‌کرد، آن‌ها به نرخ باورنکردنی دست یافتند و تخمین زدند که HD1 هر سال بیش از ۱۰۰ ستاره تشکیل می‌داد. این دست‌کم ۱۰ برابر بیشتر از چیزی است که برای این کهکشان‌ها انتظار می‌رود.»

HD1 دورترین کهکشانی که تا کنون رصد شده است.

اچ‌دی۱ دورترین کهکشانی که تا کنون رصد شده است.
Credit:Harikane et al

بدین ترتیب این تیم پژوهشی تردید کرد که ممکن است HD1 ستاره‌های عادی را تشکیل ندهد. پاکوچی گفت: «نخستین جمعیت ستارگانی که در کیهان شکل گرفتند، پرجرم‌تر، درخشان‌تر و داغ‌تر از ستارگان امروزی بودند. اگر فرض کنیم ستارگان تولید شده در HD1 نخستین ستارگان یا جمعیت ۳ باشند، می‌توان ویژگی‌های آن را آسان‌تر توضیح داد. در واقع ستارگان جمعیت ۳ قادر به تولید نور فرابنفش بیشتری نسبت به ستارگان عادی هستند که می‌تواند درخشندگی فرابنفش زیاد HD1 را توضیح دهد.»

با این وجود یک سیاهچاله‌ی کلان‌جرم هم می‌تواند درخشندگی بسیار زیاد HD1 را توضیح دهد. همان‌طور که مقدار زیادی گاز را می‌بلعد، فوتون‌های انرژی بالا ممکن است از ناحیه‌ی اطراف سیاهچاله ساطع شوند. اگر چنین باشد، این سیاهچاله با فاصله‌ی بسیار زیاد، نخستین سیاهچاله‌ی کلان‌جرم شناخته شده برای بشر است که در مقایسه با رکورددار کنونی، در زمان بسیار نزدیک‌تر به مه‌بانگ (انفجار بزرگ) مشاهده شده است.

«اوی لوب» (Avi Loeb) ستاره‌شناس مرکز اخترفیزیکی هاروارد و یکی از نویسندگان مطالعه‌ی ام‌ان‌رس گفت: «اچ‌دی۱ نشان‌دهنده‌ی یک نوزاد غول‌پیکر در اتاق زایمان کیهان اولیه است. این رکورد بالاترین سرخ‌گرایی اختروش‌ها را تقریبا دو برابر می‌کند که یک شاهکار قابل توجه است.»

HD1 پس از بیش از ۱۲۰۰ ساعت رصد با تلسکوپ سوبارو، تلسکوپ ویستا، تلسکوپ فروسرخ بریتانیا و تلسکوپ فضایی اسپیتزر کشف شد. «یویچی هاریکان» (Yuichi Harikane) ستاره‌شناس دانشگاه توکیو که این کهکشان را کشف کرده است، گفت: «پیدا کردن HD1 از میان بیش از ۷۰۰ هزار جرم، کار بسیار دشواری بود. رنگ قرمز HD1 به‌طرز شگفت‌آوری با ویژگی‌های مورد انتظار یک کهکشان در فاصله‌ی ۱۳.۵ میلیارد سال نوری از ما تطابق داشت و وقتی آن را پیدا کردم، کمی دگرگون شدم.»

این تیم سپس رصدهای بعدی را با استفاده از آرایه‌ی میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) انجام داد تا فاصله‌ای را که ۱۰۰ میلیون سال نوری دورتر از GN-z11، رکورددار کنونی دورترین کهکشان است را تأیید کند. به‌زودی این تیم تحقیقاتی با استفاده از تلسکوپ فضای جیمز وب بار دیگر HD1 را رصد خواهد کرد تا فاصله‌ی آن از زمین را تأیید کنند. اگر محاسبات فعلی درست باشد، HD1 دورترین و قدیمی‌ترین کهکشانی خواهد بود که تا کنون کشف شده است.

مشاهدات یکسان به تیم امکان می‌دهد تا هویت ِHD1 را دقیق‌تر شناسایی و صحت یکی از نظریه‌های خود را تأیید کند. لوب خاطرنشان کرد: «چند صد میلیون سال پس از مه‌بانگ (Big Bang) باید یک سیاهچاله در HD1 با سرعتی بی‌سابقه از جرمی عظیم رشد کرده باشد. بار دیگر به‌نظر می‌رسد که طبیعت فراتر از تصور ماست!»

عکس کاور: طرحی گرافیکی از یک کهکشان
Credit: Pikrepo

منبع: Phys.Org

برچسب‌ها :
دیدگاه شما