تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)

دوربین مادون قرمز نزدیک JWST این میدان پر از کهکشان را به عنوان بخشی از یک بررسی علمی از تکامل اولیه کیهان ثبت کرد. برخی از دورترین کهکشان‌ها، که در طی 1 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند، درخشان‌تر از آنچه در غیر این صورت ظاهر می‌شوند، به نظر می‌رسند، زیرا حاوی سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم هستند.

اندکی پس از اینکه تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ماموریت علمی خود را در سال 2022 آغاز کرد، ستاره شناسان حدود نیم دوجین کهکشان را در نزدیکی لبه کیهان کشف کردند که بسیار پرجرم تر از آن چیزی بود که هر کسی انتظارش را داشت. نظریه رایج این بود که کهکشان های اولیه ابرهای نسبتا کوچکی از گاز، ستاره و غبار بودند که به آرامی به مارپیچ های باشکوه و بیضوی های بی معنی که کیهان امروزی را پوشانده اند، ادغام شدند. اما بر اساس میزان نوری که این شش کهکشان ساطع می‌کنند، محققان تخمین می‌زنند که وزن هر کدام از آن‌ها حداقل 10 میلیارد خورشید است و یکی از آنها 10 برابر آن یا تقریباً به اندازه کهکشان راه شیری است. مشاهدات نشان می دهد که این کهکشان ها - که همه آنها در طی یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ وجود داشته اند - تقریباً 100 درصد گاز خود را به ستاره تبدیل می کنند. کیهان شناسان حداقل در مدل استاندارد کیهان شناسی نتوانسته اند بفهمند که چگونه این امر ممکن است. اما اخترشناسانی که این کهکشان ها را مطالعه کردند، به رهبری ایوو لبه از دانشگاه فناوری سوئینبرن در ملبورن، استرالیا، تاکید می کنند که نتایج آنها مقدماتی است و برای رد احتمالات دیگر، مشاهدات آینده مورد نیاز است. یک مطالعه جدید یکی از این گزینه ها را در مرکز قرار می دهد. این نشان می دهد که برخی از کهکشان های اولیه بسیار کمتر از آنچه قبلا تصور می شد جرم داشتند. در این اجرام، بخش قابل توجهی از نور آنها از یک قرص برافزایشی می‌آید که یک سیاه‌چاله بزرگ را احاطه کرده است. این سیاهچاله ها می توانند خروجی یک کهکشان را تا 10 یا بیشتر افزایش دهند. همانطور که سیاهچاله مواد اطراف را می کشد، یک قرص برافزایشی تشکیل می شود. اصطکاک درون دیسک ماده را تا میلیون ها درجه گرم می کند و نور زیادی تولید می کند. کاترین چوروفسکی، دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه تگزاس در آستین، تیمی را رهبری کرد که ۱۱۸ کهکشان عظیم را در جهان دور تجزیه و تحلیل کرد. چوروفسکی در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت: «ما هنوز کهکشان‌های بیشتری را [در این زمان‌های اولیه] بیش از حد انتظار می‌بینیم، اگرچه هیچ‌کدام از آنها به اندازه کافی عظیم نیستند که جهان را «شکستن» کنند. محققان نتایج خود را در شماره سپتامبر 2024 مجله Astronomical گزارش دادند. دیسک های برافزایش در تصاویر JWST کوچک و قرمز به نظر می رسند. و طیف ها گاز هیدروژن با حرکت سریع را نشان می دهند که نشانه ای از دیسک های برافزایشی است. وقتی تیم این اجرام را از تجزیه و تحلیل خود حذف کرد، کهکشان های اولیه باقی مانده در حد پیش بینی های نظری قرار گرفتند. استیون فینکلشتاین، یکی از نویسندگان مقاله، همچنین از دانشگاه تگزاس، گفت: نتیجه این است که هیچ بحرانی در مدل استاندارد کیهان‌شناسی وجود ندارد. سؤالات باقی می ماند نتایج جدید ممکن است بزرگترین معمایی را که توسط مشاهدات اولیه مطرح شده بود حل کرده باشد - اینکه کهکشان های اولیه بیش از حد عظیم به نظر می رسیدند - اما کیهان شناسان هنوز از جنگل بیرون نیامده اند. تیم چوروفسکی همچنین نزدیک به دو برابر بیشتر از پیش‌بینی مدل استاندارد کهکشان‌های عظیم را در نمونه خود کشف کردند. او پیشنهاد می‌کند که کهکشان‌های جهان اولیه ممکن است در تبدیل گاز به ستاره نسبت به کهکشان‌های امروزی کارآمدتر بوده باشند. این ایده آنقدرها هم که به نظر می رسد دور از ذهن نیست. اگرچه ستارگان با سرعت حلزون در جهان مجاور شکل می گیرند - کهکشان راه شیری هر سال تنها چند ستاره جدید ایجاد می کند - چگالی بالاتر و فراوانی کم عناصر سنگین تر از هلیوم در اوایل دوران کیهانی می توانست این میزان را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

Source: ASTRONOMY • MARCH 2025