برای اولین بار پیوند کهکشانها در آغازین لحظات جهان دیده شد

تصویر: این نمایی از ترکیب تصویر ALMA و یک تلسکوپ خیلی بزرگ است. شئ وسطی یک کهکشان بسیار دور است که با نام BDF 3299 مشخص شده است و زمانی دیده شده که سن جهان کمتر از 800 میلیون سال بوده. ابر قرمز و روشنی که در گوشه سمت چپ و پایین کهکشان است، ابر بسیار بزرگی از ماده ای است که در فرآیند گردآوری یک کهکشان جوان شرکت دارد.

آرایه بزرگ آتاکاما ALMA برای مشاهده کردن دورترین ابرهای ناشی از گازهای ستارگانی که در آغازین لحظات جهان در کهکشانهای معمولی شکل میگرفتند مورد استفاده قرار گرفته است. مشاهدات جدید به ستاره شناسان این امکان را می دهد تا نحوه ی تشکیل کهکشانها را رویت کنند و ببینند که آنها چگونه غبار کیهانی را در دوره یونیزه شدن دوباره زدودند.این نخستین باری است که چنین کهکشانهایی بیش از لکه های کم نور اهمیت پیدا میکنند.

در آن زمان که اولین کهکشانها بعد از صدها میلیون سال پس از انفجار بزرگ شروع به شکل گیری کردند غبار گاز هیدروژن تمام عالم را پر کرده بود.اما همچنان که منابعی نورانی- مثل ستارگان و کوازارها(اختروش ها) که توسط سیاهچاله های بزرگ قدرتمند شده بودند، شروع به درخشیدن بیشتر میکردند غبارها را زدودند و جهان را برای نور فرابنفش شفاف کردند، منجمان این را سرآغاز یونیزه شدن دوباره نامیدنداما دانش ما درباره نخستین کهکشانها کم است و تاکنون تنها به چشم لکه های کم فروغ دیده شده اند،اما امروز مشاهدات جدیدی که با استفاده از قدرت ALMAبه دست آمده اند این مسئله را تغییر میدهد.

رابرت میولینو (Roberto Maiolino ) از آزمایشگاه کوندیش و انستیتوی کیهانشناسی کاوالی از دانشگاه کمبریج انگلستان تیمی را رهبری میکند که ALMAرا تنظیم کرده اند تا کهکشانهایی را رصد کند که نور آنها 800میلیون سال بعد از انفجار بزرگ دیده میشود. منجمان در پی نور ستارگان نبودند بلکه به دنبال درخشش کمی از طرف کربن یونیزه شده ای بودند که از ابرهای گازی ناشی از ستارگان در حال شکل گیری می آمد.آنها میخواستند برهمکنشهای بین نسل تازه ی ستارگان جوان و خوشه های سردی که در این کهکشانهای اولیه انباشته شده بودند را مطالعه کنند.

همینطور آنها به دنبال درخشش خیره کننده اشیاء کمیاب-مثل کوازارها وکهکشانهای پر از ستارگان درحال شکل گیری- که تا کنون دیده شده اند نبودند. به جای آن بر روی
کهکشانهایی تمرکز کردندکه شاید آنچنان مهیج نباشند اما بسیار رایجترند مثل کهکشانهایی که جهان را دوباره یونیزه کردند و به سمت تبدیل شدن به تودهای کهکشانی که امروز در اطرافمان میبینیم پیشرفتند.

BDF 3299 یکی از کهکشانهایی است که ALMAتوانسته سیگنال ضعیف اما واضحی ازکربن درخشان دریافت کند ،گرچه این درخشش بیشتر از یک طرف کهکشان میامد تا مرکز آن.

آندرا فرارا (Andrea Ferrara) یکی از دست اندرکاران از مدرسه عالی پیزای ایتالیا است. او اهمیت یافته های جدید را اینگونه توضیح داد: «این دورترین ردیابی از نوع تشعشع از یک کهکشان معمولی است که کمتر از یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ دیده شده است، این به ما این فرصت را می دهد تا نحوه تشکیل اولین کهکشانها را نظاره گر باشیم. برای اولین بار است که میبینیم کهکشانهای نخستین صرفا گوی های کوچک نیستند بلکه دارای ساختار درونی اند.»

منجمان فکر میکنند این موضوع که درخشش از ناحیه مرکزی نیست به دلیل آن است که ابرهای مرکزی توسط محیط خشن و ناملایمی که توسط ستارگان تازه تشکیل شده به وجود آمده است از هم گسیخته میشوند –هم به خاطر شدت تابشی و هم به خاطر اثر انفجار ابر نو اختری-در حالی که درخشش کربن ردی از گاز سرد و تازه به جای میگذارد که نسبت به محیط میان کهکشانی یکپارچه شده است.

با ترکیب مشاهدات جدید ALMAو شبیه سازیهای رایانه ای میتوان جزئیات کلیدی فرایندهایی که در کهکشانهای اولیه اتفاق می افتاده را دریافت.اکنون میتوان اثر تابشی ستارگان ،بقای ابرهای مولکولی،فرار تابش یونیزه شده و ساختار پیچیده محیط درون ستاره ای را محاسبه و با مشاهدات مقایسه کرد. احتمال دارد که کهکشان BDF 3299 نوعی از نمونه کهکشانهای عامل تجدید یونیزه شدن باشد.

فرارا میگوید:سالهاست که ما در تلاش هستیم تا محیط درون ستاره ای و نحوه تشکیل منابع تجدید یونیزه شدن را بشناسیم.نهایتا قادر خواهیم بود تا پیشگویی ها و فرضیات را با داده های حقیقی ALMAمحک بزنیم،این لحظه هیجان انگیزی است و دریچه ای از پرسش های جدید را به روی ما میگشاید. این نوع مشاهده بسیاری از مشکلات پیچیده ای که با نحوه تشکیل اولین ستارگان و کهکشانها در جهان داریم را توضیح میدهد.

میولینو این گونه نتیجه گیری میکند :میتوان به جرأت گفت که این مطالعه بدون ALMAناممکن بود چرا که دستگاه های دیگر حساسیت و دقت لازمه را در ابعاد فضایی ندارند.اگرچه این یکی از ژرفترین مشاهدات ALMAتا کنون بوده است اما هنوز با توان نهایی ALMAفاصله زیادی دارد.در آینده ALMAتصویری از ساختار شگرف کهکشانهای عصر نخستین خواهد گرفت و این راه را با جزئیات نحوه تشکیل آغازین کهکشانها خواهد پیمود.

منبع: Astronomy.com

مترجم: ارمغان وحیدنیا