بیگ بنگ: نتایج جدید تلسکوپ فضایی هابل نشان می‌دهد که شکل‌گیری اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها در جهان اولیه زودتر از تصورات پیشین رخ داده است. یک تیم از اخترشناسان اروپایی هیچ شواهدی از نخستین نسل ستاره‌ها در زمانی که جهان فقط 500 میلیون سال قدمت داشت، پیدا نکردند.

به گزارش بیگ بنگ، بررسی نخستین کهکشان‌ها یکی از چالش‌های عمده در اخترشناسی مدرن است. محققان کماکان نمی‌دانند که نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌های جهان چه زمانی و چگونه به وجود آمدند. تلسکوپ فضایی هابل می‌تواند با عکس‌برداری از نقاط دور فضا به محققان کمک کند تا جوابی برای این پرسش‌های چالش‌برانگیز پیدا کنند. هابل این فرصت را در اختیار اخترشناسان می‌گذارد تا جهان را تا 500 میلیون سال پس از بیگ بنگ مورد مشاهده قرار دهند.

تیمی از اخترشناسان اروپایی به سرپرستی “راچانا باتوادکار” از آژانس فضایی اروپا توانستند نخستین نسل از ستاره‌های جهان را مطالعه نمایند. این ستاره‌ها که با عنوان ستاره‌های جمعیت III نیز شناخته می‌شوند، از آن دسته از مواد ازلی به وجود آمدند که ریشه در انفجار مهیب بیگ بنگ داشتند. این جمعیت از ستاره‌ها باید به تنهایی از هیدروژن، هلیوم و لیتیوم ساخته شده باشند؛ تنها عناصری که قبل از شکل‌گیری عناصر سنگین به واسطه فرایندهای درون هسته این ستاره‌ها پدید آمده بودند. از جمله عناصر سنگین می‌توان به اکسیژن، نیتروژن، کربن و آهن اشاره کرد.

“باتوادکار” و همکارانش جهان را پس از 500 میلیون تا یک میلیارد سال پس از بیگ بنگ مورد بررسی قرار دادند؛ آنان در این راستا، خوشه کهکشانی MACS J0416 و میدان موازی آن را با تلسکوپ فضایی مطالعه نمودند. “باتوادکار” اظهار داشت: «ما هیچ شواهدی از ستاره‌های نسل اول در این بازۀ زمانی کیهانی پیدا نکردیم.» در این تصویر، خوشه کهکشانی MACS J0416 توسط هابل به تصویر کشیده شده است. این یکی از شش خوشه کهکشانی است که در برنامه Frontier Fields هابل مطالعه گردیده است.

این نتیجه با دوربین میدان عریض تلسکوپ فضایی هابل و دوربین پیشرفته Advanced Camera for Surveys بدست آمد. این برنامه که توانست 6 خوشه کهکشانی دور را در بین سال 2012 تا 2017 مشاهده کند، به بهترین و عمیق‌ترین مشاهدات از کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی دست یافت. این کهکشان‌ها با اثر همگرایی گرانشی بزرگنمایی شدند. از این رو، کهکشان‌هایی که 10 الی 100 برابر کم‌نورتر از هر کهکشان دیگری بودند، رصد شدند. جرم خوشه‌های کهکشانی پیش‌زمینه به قدر کافی زیاد است که بتواند نور حاصل از اجرام سماوی دور را خم کرده و بزرگنمایی کند. هابل این اجازه را به محققان می‌دهد تا از این عدسی‌های بزرگ‌کنندۀ کیهانی برای مطالعۀ آن دسته از اجرامی استفاده کنند که فراتر از قابلیت‌های عملیاتی آنهاست.

“باتوادکار” و تیمش روش جدیدی ساخته‌اند که نور را از کهکشان‌های پیش‌زمینه‌ای درخشان حذف می‌کند. لذا محققان با این روش توانستند کهکشان‌های کم‌جرمی را مورد شناسایی قرار دهند که قبلاً با هابل مشاهده نشده بود. اکتشاف آنان فواصلی را پوشش می‌دهد که در آنها جهان قدمتی کمتر از یک میلیارد سال داشت. نبود شواهدی از جمعیت‌های ستاره‌ای عجیب و شناسایی کهکشان‌های کم‌جرم از این ایده پشتیبانی می‌کند که این کهکشان‌ها محتمل‌ترین نامزد برای «باز یونش» جهان هستند.

دورۀ «باز یونش» در جهان اولیه زمانی را شامل می‌شود که واسطه میان‌کهکشانی خنثی توسط نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها یونیزه شده بود. “باتوادکار” افزود: «این نتایج می‌تواند پیامدهای بسیار ژرفی برای علم اخترفیزیک داشته باشد. زیرا نشان می‌دهد که کهکشان‌ها می‌بایست زودتر از تصورات به وجود آمده باشند. نتایج بدست آمده از این ایده پشتیبانی می‌کند که کهکشان‌های کم‌نور و کم‌جرم در جهان اولیه نقش اصلی را در «باز یونش» داشته‌اند.»

بر اساس نتایج جدید، شکل‌گیری نخستین ستاره‌ها و کهکشان‌ها زودتر از آن چیزی اتفاق افتاد که می‌توان با تلسکوپ فضایی هابل رویت کرد. اکنون باید منتظر پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب باشیم تا یافته‌های بیشتری در این خصوص جمع‌آوری کند. این تلسکوپ محصول مشترک آژانس فضایی اروپا و سازمان ناسا است. جزئیات بیشتر این پژوهش در یادداشت‌های ماهانه انجمن نجوم سلطنتی منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: NASA