تلسکوپ هابل کهکشانی را پیدا کرد که دانشمندان تصور می‌کردند یافتنش غیر ممکن است

تلسکوپ هابل اخیراً موفق به ثبت تصاویری از کهکشانی بسیار دور شده است که دانشمندان پیش‌تر تصور می‌کردند مشاهده آن در کیهان اولیه به دلیل مه گازی هیدروژن خنثی، غیرممکن باشد.

کیهان اولیه بلافاصله پس از رویداد بیگ‌بنگ، دوره‌ای پر رمز و راز و تاریک را تجربه کرد. در آن زمان، گاز هیدروژن خنثی تقریباً تمام نور مرئی و فرابنفش را جذب می‌کرد و دیدن اجرام دوردست را دشوار می‌ساخت. اما اکنون، یک کشف چشمگیر، پرده از اسرار این دوران برداشت و نشان داد که چگونه ستاره‌های پرجرم نقشی کلیدی در شفاف‌سازی کیهان ایفا کرده‌اند. این یافته‌ها به درک بهتر «دوره باز یونش» کمک شایانی می‌کند.

کشف غیرمنتظره تلسکوپ هابل

تلسکوپ فضایی هابل خوشه‌ای متراکم از ستاره‌های داغ و پرجرم را در کهکشان MXDFz4.4 یافت که ۱٫۴ میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ وجود داشت. این کشف به پایان دادن به «دوران مه‌آلود» کیهان اولیه کمک می‌کند، زمانی که گاز هیدروژن خنثی نور فرابنفش اجرام درخشان را مسدود کرده بود. ایلیاس گوورتس از مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI) در بالتیمور و رهبر این کشف، بیان کرد: «مشاهده کهکشانی مانند این غیرممکن تصور می‌شد. محققان انتظار داشتند مه هیدروژن خنثی که کیهان اولیه را پر کرده بود، آنقدر غلیظ باشد که دید ما را نسبت به نور یونیزه‌کننده‌اش مسدود کند. هابل نه تنها این نور را مشاهده کرد، بلکه به کشف جزئیات باورنکردنی درباره ویژگی‌های کهکشان نیز کمک کرد.»

این خوشه در کهکشان MXDFz4.4، نور فرابنفش ساطع می‌کند. وجود این نور فرابنفش نشان می‌دهد که فوران‌های ستاره‌زایی به امواج تابش یونیزه‌کننده کمک کرده‌اند که به‌تدریج هیدروژن خنثی کدر را از بین بردند. کهکشان MXDFz4.4 با انتقال به سرخ ۴٫۴، ۱۲٫۳۷ میلیارد سال پیش وجود داشته است. نور فرابنفش آن به‌دلیل انبساط کیهان به طول موج‌های مرئی تغییر یافته و توسط تلسکوپ هابل شناسایی شد. مارک رافلزکی، معاون تلسکوپ فضایی هابل در STScI، اظهار داشت: «ما از بسیاری از کهکشان‌های این دوره فوتون‌های یونیزه‌کننده تشخیص نداده‌ایم، که MXDFz4.4 را منحصر‌به‌فرد می‌کند.»

• کشف جدید و عجیب هابل: دنباله دار در حال نابودی جهت چرخش خود را تغییر داد
• تلسکوپ هابل یک کهکشان نادر را کشف کرد که 99 درصد آن ماده تاریک است
• ناسا پنجره‌ای به یک جهان نامرئی کشف کرد؛ شیء فضایی Cloud-9 مملو از ماده تاریک است!

پایان دوران مه آلود کیهان

پس از بیگ‌بنگ، کیهان مملو از گاز هیدروژن خنثی بود که در طول موج‌های کوتاه مانند فرابنفش، کدر به نظر می‌رسید. اما همین نور فرابنفش به‌تدریج گاز را یونیزه کرده و کیهان را در این طول موج‌ها شفاف ساخت؛ این دوره، «دوره باز یونش» نامیده می‌شود. اخترشناسان دو مظنون اصلی برای تولید نور فرابنفش کافی برای یونیزه کردن هیدروژن خنثی شناسایی کرده بودند: سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم فعال و نسل‌های اولیه ستاره‌های داغ و پرجرم. اما ردیابی منبع این نور دشوار بود.

در سال ۲۰۲۳، تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) با کشف کهکشانی که ۹۰۰ میلیون سال پس از بیگ‌بنگ وجود داشت و گاز اطراف خود را یونیزه می‌کرد، پیشرفت بزرگی حاصل کرد. اکنون تلسکوپ هابل با شناسایی نور فرابنفش از کهکشان MXDFz4.4، گام فراتری برداشت. این نور تنها در صورتی قابل مشاهده است که گازهای اطراف آن قبلاً یونیزه شده باشند.

نقش ستاره‌های پرجرم در باز یونش

کهکشان MXDFz4.4 صد برابر کوچک‌تر از کهکشان راه شیری است، اما ستاره‌ها را ده برابر سریع‌تر تولید می‌کند. بسیاری از این ستاره‌های جوان و داغ در خوشه‌ای متراکم و درخشان متولد می‌شوند که نور فرابنفش یونیزه‌کننده را تولید می‌کند. گوورتس افزود: «تعداد زیادی ستاره‌های جوان، داغ و پرجرم در فضای کوچک، عملکرد بهتری در عبور از گاز کدر دارند.» با مقایسه داده‌های هابل و جیمز وب، تیم دریافت که ستاره‌های پرجرم در خوشه، در فوران‌هایی تشکیل شده‌اند که هر کدام تابش فرابنفش یونیزه‌کننده تولید کرده و به‌تدریج گاز خنثی را پاک کرده‌اند. ما اکنون این کهکشان را حدود ۲۵۰ میلیون سال پس از پایان دوره باز یونش گازهای اطرافش می‌بینیم. این مشاهدات نظریه نقش غالب خوشه‌های ستاره‌های داغ و پرجرم در کهکشان‌های جوان اولیه کیهان را در یونیزه کردن گاز خنثی تأیید می‌کند. رافلزکی بیان کرد: «مشاهدات تلسکوپ هابل از MXDFz4.4 به ما امکان می‌دهد فرضیه‌هایمان را به دوره باز یونش بسیار نزدیک‌تر از همیشه آزمایش کنیم.» نتایج این تحقیق در تاریخ ۲۳ ژوئن در مجله The Astrophysical Journal منتشر شد.