تلسکوپ جیمز وب ممکن است اولین نسل ستارگان کیهان را کشف کرده باشد
تلسکوپ فضایی جیمز وب ممکن است ستارگان جمعیت III، اولین نسل ستارگان کیهان، را کشف کرده باشد. این ستارگان می‌توانند به ما اطلاعات بیشتری دربارهٔ چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها بدهند.
ستارگان جمعیت III، که گاهی به عنوان ستارگان تاریک شناخته می‌شوند، نظریه‌ای بر این است که برخی از اولین ستارگان شکل گرفته پس از بیگ بنگ تقریباً ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش هستند. بر اساس این نظریه، هیدروژن و هلیوم با ماده تاریک ترکیب شدند و ستارگانی عظیم به وجود آمدند که وزنشان یک میلیون برابر خورشید و روشنایی‌شان یک میلیارد برابر خورشید ما است.
ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ جیمز وب شاید برخی از اولین ستارگان کیهان را کشف کرده باشند و این کشف می‌تواند سرنخ‌هایی دربارهٔ چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها ارائه دهد. با بهره‌گیری از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و پدیده‌ای که نخستین بار توسط آلبرت اینشتین پیش‌بینی شد، دانشمندان ستارگان اولیه، که به نام ستارگان جمعیت III شناخته می‌شوند، را در خوشه‌ای دورافتاده به نام LAP1‑B، در ۱۳ میلیارد سال نوری از زمین، شناسایی کردند. نتایج خود را در تاریخ ۲۷ اکتبر در مجلهٔ نامه‌های فیزیک اختر منتشر کردند.
نویسندهٔ اصلی تحقیق، Eli Visbal، استادیار و اخترفیزیک‌دان در دانشگاه تولیدو، اوهایو، در ایمیلی به Live Science گفت که دلایلی وجود دارد که تیم معتقد است ستارگانی که JWST شناسایی کرده‌اند، جمعیت III باشند.
به عنوان مثال، طیف‌های ستارگان که ترکیب شیمیایی آن‌ها را بر اساس نوری که جذب یا منتشر می‌کنند نشان می‌دهد، خطوط انتشار داشتند که نشانگر فراوانی فوتون‌های پرانرژی بودند؛ این موضوع با پیش‌بینی‌های جمعیت III همخوانی دارد. همچنین این طیف‌ها نشان می‌دادند که این ستارگان بسیار بزرگ‌اند — هر کدام حدود ۱۰۰ جرم خورشیدی — و جرم آن‌ها با برخی محاسبات نظری هم‌ساز است.
«اگر واقعاً جمعیت III باشد، این نخستین کشف این ستارگان اولیه است»، ویسبال به Live Science گفت.
با این حال، تیم در مطالعه اشاره کرد که احتمالاً JWST قبلاً ستارگان جمعیت III را شناسایی کرده بود. برای مثال، پژوهشی که در مارس ۲۰۲۴ پس از داوران بررسی شد، نشان داد که تلسکوپ برخی در کهکشان GN‑z11 را شناسایی کرده است که تنها ۴۳۰ میلیون سال پس از شکل‌گیری کیهان به وجود آمده‌اند.
مطالعهٔ جدید استدلال می‌کند که کشف LAP1‑B تنها موردی است که با سه شرط نظری برای ستارگان جمعیت III مطابقت دارد: این ستارگان در محیطی با فلزات کم (هیدروژن و هلیوم) و دمایی مناسب برای شکل‌گیری ستاره‌ها به وجود آمده‌اند؛ این ستارگان در خوشه‌های کم‌جرم با تعداد کمی از ستارگان بسیار بزرگ تشکیل یافته‌اند؛ و خوشه با شرایط ریاضی تابع توزیع جرم اولیه (IMF)، یعنی نحوه توزیع جرم ستارگان در جمعیت هنگام شکل‌گیری، همخوانی دارد.
JWST همچنین این امکان را فراهم کرد تا خطوط انتشار ستارگان را مشاهده کنیم؛ این خطوط ابتدا در بازه‌های فرابنفش منتشر شده و به‌دلیل گسترش کیهان به بازه‌های مادون‌قرمز کشیده شد، ویسبال گفت. JWST بهینه‌سازی شده برای مشاهدات مادون‌قرمز است که امکان رؤیت این ستارگان را فراهم می‌کند.
علاوه بر نوآوری یافتن این ستارگان، LAP1‑B به ما نشان می‌دهد که کهکشان‌ها چگونه تکامل می‌یابند، ویسبال گفت. از آنجا که انتظار می‌رود ستارگان جمعیت III در ساختارهای کوچک ماده تاریک شکل بگیرند که خود نیز بلوک‌های سازندهٔ کهکشان‌های بزرگ‌تر بوده‌اند، «آن‌ها به ما دربارهٔ اولیه‌ترین مراحل شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها آموزش می‌دهند — برای مثال، چگونه فلزات به گاز هیدروژن و هلیوم اولیهٔ خالص افزود می‌شوند.»