کشف شواهدی از تشکیل ستارگان، ۲۵۰ میلیون سال پس از انفجاربزرگ

 گروهی بین‌المللی از ستاره‌شناسان با استفاده از مشاهدات تلسکوپ بسیار بزرگ سازمان فضایی اروپا «VLT» و آرایش میلی‌متری/زیرمیلی‌متری بزرگ آتاکاما «ALMA» کشف کرد که تشکیل ستاره در کهکشان «MACS1149-JD1» تنها ۲۵۰ میلیون سال پس از انفجاربزرگ شروع شده است. این کشف که در مجله‌ی Nature منتشر شده، دورترین اکسیژنی که تاکنون در جهان کشف شده را نشان می‌دهد.

این گروه به رهبری ستاره‌شناسان دانشگاه کمبریج لندن در انگلیس و دانشگاه اوزاکا سانگیو در ژاپن، درخشش بسیار کم‌نوری را کشف کرد که با اکسیژنِ یونیزه شده در MACS1149-JD1 ساطع شده است. همان‌طور که این نورِ مادون قرمز در طول فضا حرکت کرد، انبساط جهان آن‌را تا طول موج‌هایی بیش از ده برابرِ زمانی که به زمین رسیده بود و ALMA آن‌را شناسایی کرده بود، گسترش داد. محققان متوجه شدند که این سیگنال ۱۳.۳ میلیارد سال پیش، معادل ۵۰۰ میلیون سال پس از انفجاربزرگ منتشر شده و آن‌را به دورترین اکسیژنی که تلسکووپ‌ها تاکنون کشف کرده، تبدیل کرده است. اکسیژن فقط در ستارگان تولید می‌شود و سپس با مرگ این ستاره‌ها به ابرهایی گازی در کهکشان‌ها آزاد می‌شود. بنابراین، حضور اکسیژن در MACS1149-JD نشان می‌دهد که نسل قبلی ستارگان تشکیل شده و زودتر از بین رفته است.

دکتر «تاکویو هاشیموتو»، ستاره‌شناس در دانشگاه اوزاکا سانگیو و رصدخانه‌ی ستاره‌شناسی ملی ژاپن، گفت: «سعی کردم سیگنال این اکسیژن دوردست را در داده‌های ALMA ببینم.»

دکتر «نیکولاس لاپورت»، محقق فوق‌دکترا در دانشگاه لندن، گفت: «این کشف هیجان‌انگیزی است، زیرا این کهکشان زمانی دیده می‌شود که جهان فقط ۵۰۰ میلیون سال سن داشت و شامل جمعیتی از ستارگان بالغ بود. بنابراین، می‌توانیم از این کهکشان برای کاوشِ دوره‌ی قدیمی و کاملاً ناشناخته‌ای از تاریخچه‌ی کیهان استفاده کنیم!» علاوه بر درخشش اکسیژن که توسط ALMA ضبط شده، سیگنال ضعیف‌تری از انتشار هیدروژن نیز توسط VLT کشف شد.

فاصله‌ تا این کهکشان که در این مشاهده مشخص شده، همسو با فاصله تا مشاهده‌ی اکسیژن است. این امر سبب می‌شود MACS1149-JD1 دورترین کهکشانی باشد که فاصله‌ی آن با دقت اندازه‌گیری شده است. دانشمندان همچنین تاریخچه‌ی اولیه‌ی MACS1149-JD1 را با استفاده از داده‌های مادون قرمز که توسط تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا به‌دست آمده بازسازی کردند. روشنایی مشاهده‌ شده‌ی این کهکشان در مدلی به‌خوبی توضیح داده می‌شود که شروع تشکیل ستاره در آن معادل با ۲۵۰ میلیون سال پس از آغاز جهان است.

بلوغ ستارگان که در MACS1149-JD1 مشاهده می‌شود، این سوال را مطرح می‌کند که کهکشان‌های اولیه چه زمانی از تاریکی محض ظهور پیدا کردند؟ دوره‌ای که «افول کیهانی» نامیده می‌شود. این گروه با مشخص کردن سنِ MACS1149-JD1، وجود کهکشان‌های اولیه را در زمان‌هایی دور ثابت کرد.

پروفسور «ریچارد الیس»، ستاره‌شناس ارشد در دانشگاه لندن گفت: «مشخص کردن زمان افول کیهانی شبیه «جام مقدس» کیهان‌شناسی و تشکیل کهکشان است.» ما با MACS1149-JD1 توانستیم تاریخ را فراتر از محدودیت‌ها کاوش کنیم. خوش‌بین هستیم که همچنان نزدیک و نزدیک می‌شویم تا بتوانیم مستقیماً تولد نور ستارگان را ببینیم. از آنجایی‌که ما همگی از مواد ستاره‌ای خلق شده‌ایم، این کشف در واقع یافتنِ منشاء خودمان است.» دکتر هاشیموتو گفت: «با این کشف می‌خواهیم به مرحله‌ی اولیه‌ی تاریخ تشکیل ستاره برسیم. مشتاقیم که اکسیژن را حتی در دورترین بخش‌های جهان کشف کنیم و افق دانش انسان را گسترش دهیم.»