بیگ بنگ: جیمز وب صدها کهکشان دوردست را آشکار کرد که از دید تلسکوپ هابل پنهان مانده بودند؛ آن هم با استفاده از عدسی گرانشی برای کاوش در اعماق تاریخ اولیه کیهان.
به گزارش بیگ بنگ، عکس جدید جیمز وب، ناحیه‌ای شلوغ از فضا را نشان می‌دهد؛ جایی که کهکشان‌ها دیگر شکل‌های معمول خود را حفظ نکرده‌اند.
برخی از آن‌ها به شکل نوارهایی باریک و کشیده دیده می‌شوند. برخی دیگر به صورت کمان‌های سرخ‌رنگ، خم شده‌اند یا حتی به نظر می‌رسد بیش از یک بار در تصویر ظاهر شده‌اند. صدها کهکشان دیگر نیز در مناطقی دیده می‌شوند که پیش از این نسبتاً خالی و تاریک به نظر می‌رسیدند.
کهکشان‌های طلایی و درخشانی که در تصویر دیده می‌شوند، متعلق به خوشه کهکشانی MACS J0454.1-0300 هستند که 5 میلیارد سال نوری با زمین فاصله دارد. گرانش این خوشۀ عظیم گرانش آن چیزی را که در پشتش قرار دارد، را برای ما تغییر شکل می‌دهد. کهکشان‌های نارنجی‌رنگی که در یک سمت تصویر تجمع کرده‌اند، متفاوت‌اند. آن‌ها بسیار دورتر قرار دارند و تنها از دید ما در نزدیکی این خوشه دیده می‌شوند.
نگاهی به دوردست‌های کیهان
در واقع نور این خوشه آن‌قدر در فضا سفر کرده که تصویر، MACS J0454.1-0300 را در زمانی نشان می‌دهد که جهان حدود ۸ میلیارد سال سن داشت. از آنجا که نور برای پیمودن فاصله‌ها به زمان نیاز دارد، تلسکوپ‌های قدرتمند فقط ابزارهایی برای دیدن اجرام دوردست نیستند؛ آن‌ها در واقع به دانشمندان امکان مطالعه تاریخ کیهان را نیز می‌دهند.
ظاهر غیرعادی این کهکشان‌ها نتیجۀ جرم عظیم خوشه و پدیده‌ای به نام «عدسی گرانشی» است. اجرام بسیار پرجرم، فضای اطراف خود را دچار خمیدگی می‌کنند. وقتی نور یک کهکشان دوردست در مسیر خود به سمت زمین از چنین ناحیه‌ای عبور می‌کند، مسیر نور خم می‌شود. بسته به نحوۀ قرارگیری اجرام نسبت به یکدیگر، اخترشناسان ممکن است یک کهکشان پس‌زمینه را بزرگ‌نمایی‌شده، کشیده‌شده به شکل یک کمان، یا حتی به صورت چند تصویر مجزا ببینند.
این پدیده به اخترشناسان امکان می‌دهد اجرامی را مشاهده کنند که در حالت عادی آن‌قدر کم‌نور یا دور هستند که تلسکوپ‌ها قادر به شناسایی آن‌ها نیستند. خوشه‌های کهکشانی به‌ویژه عدسی‌های گرانشی قدرتمندی هستند، زیرا مقدار عظیمی جرم در خود دارند؛ از جمله ماده تاریک.
در تصویر جیمز وب، کهکشان‌های بزرگ نارنجی‌رنگ برخی از واضح‌ترین نمونه‌های این اعوجاج را نشان می‌دهند. کهکشان‌های کوچک‌تر و سرخ‌رنگی که در سراسر میدان تصویر پراکنده‌اند نیز تحت تأثیر گرانش خوشه خم شده‌اند و به شکل کمان‌های بسیار کوچک درآمده‌اند؛ حتی در نزدیکی لبه‌های تصویر.
کهکشان‌هایی از دوران جوانی کیهان
“عدسی گرانشی” امکان مشاهدۀ اعماق تاریخ کیهان را فراهم کرده است. برخی از تصاویر چندگانه‌ای که در نتیجه عدسی گرانشی ایجاد شده‌اند، متعلق به گروهی از کهکشان‌ها هستند که تنها حدود ۲ میلیارد سال پس از بیگ بنگ وجود داشتند.
یک کهکشان دیگر نیز به کمک همین عدسی گرانشی آشکار شده که ما آن را در زمانی می‌بینیم که تنها ۸۰۰ میلیون سال از بیگ بنگ گذشته بود؛ یعنی در دوره‌ای بسیار ابتدایی از شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها.
به نظر می‌رسد این گروه دوردست از کهکشان‌ها در حال ادغام با یکدیگر باشند. این برهم‌کنش باعث ایجاد یک انفجار عظیم در نرخ شکل‌گیری ستارگان شده است. ادغام کهکشان‌ها می‌تواند مخازن گاز را فشرده کند و شرایطی ایجاد کند که در آن ستارگان جدید با سرعت بسیار زیادی شکل بگیرند.
رصد چنین سامانه‌هایی به پژوهشگران کمک می‌کند بفهمند کهکشان‌های اولیه چگونه رشد کردند، با یکدیگر برهم‌کنش داشتند و جمعیت ستارگان خود را در دوره‌هایی از تاریخ کیهان شکل دادند؛ دوره‌هایی که نمی‌توان آن‌ها را مستقیماً با مطالعه جهان نزدیک به خودمان بررسی کرد.
ساختارهای کوچک با بزرگ‌نمایی عظیم
جیمز وب، همراه با بزرگ‌نمایی طبیعی ایجادشده توسط MACS J0454.1-0300، می‌تواند ساختارهای شگفت‌انگیز کوچکی را در چنین فاصله‌هایی آشکار کند. اخترشناسان درون نواحی تحت تأثیر عدسی گرانشی، نقاط درخشان و منفردی را شناسایی کرده‌اند که به آن‌ها «گره» (knot) گفته می‌شود.
برخی از این ساختارها مربوط به مناطقی هستند که تنها حدود ۵ سال نوری وسعت دارند. در بعضی موارد، این توده‌های فشرده بیش از ۳۰۰ برابر بزرگ‌نمایی شده‌اند. چنین بزرگ‌نمایی عظیمی به پژوهشگران اجازه می‌دهد نگاهی با جزئیاتی کم‌سابقه به مناطق کوچک شکل‌گیری ستارگان در کهکشان‌های دوردست داشته باشند. بدون خوشه کهکشانی پیش‌زمینه که نور آن‌ها را خم و تقویت می‌کند، مشاهده ساختارهایی در این مقیاس با تلسکوپ‌های امروزی عملاً امکان‌پذیر نبود.
چه چیزی از دید هابل پنهان مانده بود؟
جیمز وب نخستین تلسکوپ فضایی بزرگی نیست که MACS J0454.1-0300 را بررسی کرده است. تلسکوپ فضایی هابل نیز همین خوشه را رصد کرده بود و تصویری از آن در سال ۲۰۱۴ منتشر شد. اما تفاوت میان تصویر هابل و رصد جدید جیمز وب چشمگیر است: وب صدها کهکشان را آشکار کرده که در تصویر قبلی هابل دیده نمی‌شوند.
این کهکشان‌ها ناگهان به وجود نیامده‌اند. جیمز وب برای شناسایی نور فروسرخ با حساسیتی فوق‌العاده بالا طراحی شده است. با انبساط جهان، نور کهکشان‌های بسیار دور به‌تدریج به سمت طول موج‌های سرخ‌تر و فروسرخ منتقل می‌شود؛ فرایندی که به آن انتقال به سرخ کیهانی (Cosmological Redshift) گفته می‌شود.
بنابراین ابزارهای جیمز وب می‌توانند جمعیت‌هایی از کهکشان‌های بسیار دوردست را آشکار کنند که شناسایی آن‌ها برای هابل بسیار دشوار است. در واقع، جیمز وب با ترکیب حساسیت فوق‌العاده‌اش به نور فروسرخ و «عدسی گرانشی» طبیعی این خوشه، توانسته پنجره‌ای به بخشی از کیهان باز کند که پیش از این تا حد زیادی از دید ما پنهان بود.
سایت علمی بیگ بنگ / منبع: earth.com
لینک کوتاه نوشته : https://bigbangpage.com/?p=110061
