سفر در زمان با «جیمز وب» برای کشف سرگذشت کهکشان راه شیری
باشگاه خبرنگاران جوان - اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، نقش باستان‌شناس‌های کیهانی را ایفا کردند و بیش از ۱۰۰ کهکشان صفحه‌ای را از دوره‌ای تا ۱۱ میلیارد سال پیش مورد بررسی قرار دادند. درست همان‌طور که آثار باستانی کشف‌شده روی زمین داستان انسان‌ها را بازگو می‌کنند، این کهکشان‌ها نیز می‌توانند داستان کهکشان راه شیری را روایت کنند.
هدف این پژوهش، درک چرایی ساختار کهکشان‌هایی مانند راه شیری بود؛ کهکشان‌هایی که از یک دیسک ضخیم از ستارگان تشکیل شده‌اند و در دل آنها یک دیسک نازک قرار دارد. هر یک از این دیسک‌ها، جمعیتی متفاوت از ستارگان را با حرکت‌های خاص خود در بر دارند.
به نقل از اسپیس، گروه پژوهشی قصد داشتند بفهمند این ساختار «دولایه» چگونه و چرا شکل می‌گیرد. آنها به سراغ ۱۱۱ کهکشان دیسکی رفتند که از دید ناظران زمینی به‌صورت «لبه‌ای» یا از پهلو دیده می‌شوند. این نخستین بار بود که ساختار دیسک ضخیم و دیسک نازک در کهکشان‌هایی که در مراحل ابتدایی شکل‌گیری جهان وجود داشتند از حدود ۲٫۸ میلیارد سال پس از مه‌بانگ، بررسی می‌شد.
رهبر تیم، تاکافومی تسوکویی از دانشگاه ملی استرالیا، در بیانیه‌ای گفت: این اندازه‌گیری منحصر‌به‌فرد از ضخامت دیسک‌ها در انتقال به سرخ بالا یعنی در زمان‌های دوردست کیهانی) معیاری برای مطالعات نظری است که تنها با کمک جیمز وب ممکن شده است. به طور معمول ستاره‌های قدیمی‌ترِ دیسک ضخیم بسیار کم‌نور هستند و ستاره‌های جوانِ دیسک نازک، کل کهکشان را تحت‌الشعاع قرار می‌دهند.
اما به‌لطف وضوح بالای جیمز وب و توانایی منحصربه‌فردش در عبور از غبار و نمایان ساختن ستارگان کم‌نور و پیر، اکنون می‌توان ساختار دوسطحی کهکشان‌ها را شناسایی و ضخامت هر بخش را به‌طور جداگانه اندازه گرفت.
روایت تاریخ کهکشان راه شیری
گام نخست گروه تحقیقاتی، دسته‌بندی ۱۱۱ کهکشان به دو گروه بود: کهکشان‌های دارای دیسک دوتایی و کهکشان‌های تک‌دیسکه.
نتایج نشان داد که کهکشان‌ها ابتدا دیسک ستاره‌ای ضخیم خود را تشکیل می‌دهند و سپس در مرحله‌ای بعدی، دیسک نازک در دل آن شکل می‌گیرد.
پژوهشگران معتقدند که زمان‌بندی این فرآیند به جرم کهکشان بستگی دارد. کهکشان‌های پرجرمِ تک‌دیسکه حدود هشت میلیارد سال پیش در جهانی که تقریبا ۱۴ میلیارد سال سن دارد به ساختار دوتایی تبدیل شدند و دیسک نازک در آنها شکل گرفت. کهکشان‌های کم‌جرم‌تر این تحول را حدود چهار میلیارد سال پیش طی کردند.
امیلی ویسنوسکی، از اعضای تیم تحقیق و پژوهشگر دانشگاه ملی استرالیا، در بیانیه‌ای گفت: این نخستین‌بار است که می‌توان دیسک‌های نازک ستاره‌ای را در انتقال به سرخ بالا مشاهده کرد. چیزی که واقعا نوآورانه است، این است که می‌توان زمان آغاز شکل‌گیری این دیسک‌ها را کشف کرد. اینکه دیسک‌های نازک را هشت میلیارد سال پیش یا حتی زودتر در جای خود ببینیم، بسیار شگفت‌انگیز بود.
ریشه‌یابی شکل‌گیری دیسک‌ها
در ادامه، گروه تحقیقاتی تلاش کرد مشخص کند چه چیزی باعث این تحولات در کهکشان‌ها می‌شود. برای این منظور، آنها فراتر از نمونه‌ی ۱۱۱ کهکشان رفتند و بررسی کردند که گاز‌ها چگونه در اطراف آنها حرکت می‌کنند.
آنها از داده‌های حرکت گاز‌ها که توسط آرایه میلی‌متری/زیرمیلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA) که مجموعه‌ای از ۶۶ آنتن در شمال شیلی است که به‌صورت یک تلسکوپ واحد عمل می‌کند و سایر رصدخانه‌های زمینی جمع‌آوری شده بود، بهره گرفتند.
این داده‌ها نشان داد که در جهان ابتدایی، گاز‌های آشفته باعث انفجار‌های شدید تشکیل ستاره‌ها می‌شوند و به‌این‌ترتیب، دیسک ضخیم ستاره‌ای کهکشان‌ها شکل می‌گیرد. با شکل‌گیری این ستاره‌ها، گاز به‌تدریج پایدار و از آشفتگی خارج می‌شود و نازک‌تر می‌گردد و این آغاز تشکیل دیسک نازک در دل دیسک ضخیم است.
گروه تحقیقاتی می‌گوید این فرآیند در کهکشان‌های پرجرم و کم‌جرم زمان متفاوتی می‌برد؛ چراکه کهکشان‌های پرجرم گاز را کارآمدتر به ستاره تبدیل می‌کنند. در نتیجه، منابع گاز سریع‌تر مصرف می‌شود و این کهکشان‌ها زودتر به مرحله‌ای می‌رسند که دیسک نازک‌شان شکل بگیرد.
این یافته‌ها با وضعیت کهکشان راه شیری نیز همخوانی دارد. بازه زمانی این تحولات مطابق با دوره‌ای است که به‌نظر می‌رسد راه شیری دیسک نازک خود را شکل داده است.
در مجموع، پژوهش تیم نشان می‌دهد که تلسکوپ جیمز وب قادر است به گذشته‌های دور کیهان بنگرد و کهکشان‌هایی را بیابد که فرآیند تکامل‌شان با کهکشان ما مشابه است. کهکشان‌هایی که همچون «جانشینانی تاریخی» داستان راه شیری را بازگو می‌کنند.
گام بعدی پژوهش
گام بعدی این تحقیق، افزودن داده‌های بیشتر برای سنجش پایداری این روابط و یافته‌ها خواهد بود.
تسوکویی می‌گوید: هنوز چیز‌های زیادی برای کشف وجود دارد. می‌خواهیم اطلاعاتی را که معمولا از کهکشان‌های نزدیک به‌دست می‌آید مانند حرکت ستاره‌ها، سن و فلزینگی یعنی میزان عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم را نیز اضافه کنیم.
با انجام این کار، می‌توانیم درکمان را درباره تشکیل دیسک‌ها در کهکشان‌های نزدیک و دور به هم پیوند دهیم و فهم‌مان را از فرگشت کهکشان‌ها دقیق‌تر کنیم.
منبع: ایسنا
12204244
مهمترین اخبار علمی فناوری
