تلسکوپ وب (JWST) یک کهکشان دوچهره (جیکل و هید) در جهان اولیه یافت

0
تلسکوپ وب (JWST) یک کهکشان معمایی را که از دوره‌ای است که جهان فقط حدود ۸۰۰ میلیون سال سن داشته، بررسی کرد. هنگام مشاهده در نور مرئی و فرابنفش، این کهکشان شبیه سایر کهکشان‌ها به‌نظر می‌رسید. اما در زیرموی، JWST می‌تواند سیاه‌چاله عظیم‌جرم آن را ببیند که مقادیر عظیم ماده می‌بلعد و تابش شدیدی تولید می‌کند. اعتبار تصویر: ESA/Webb، NASA & CSA، G. Östlin، P. G. Perez-Gonzalez، J. Melinder، همکاری JADES، M. Zamani (ESA/Webb)
تلسکوپ وب (JWST) یک کهکشان معمایی را که از دوره‌ای است که جهان فقط حدود ۸۰۰ میلیون سال سن داشته، بررسی کرد. هنگام مشاهده در نور مرئی و فرابنفش، این کهکشان شبیه سایر کهکشان‌ها به‌نظر می‌رسید. اما در زیرموی، JWST می‌تواند سیاه‌چاله عظیم‌جرم آن را ببیند که مقادیر عظیم ماده می‌بلعد و تابش شدیدی تولید می‌کند. اعتبار تصویر: ESA/Webb، NASA & CSA، G. Östlin، P. G. Perez-Gonzalez، J. Melinder، همکاری JADES، M. Zamani (ESA/Webb)

تلسکوپ وب (JWST) با توانایی مشاهده نور جابجایی به سمت قرمز اشیای موجود در جهان بسیار اولیه ساخته شد. پس از به‌کارگیری، این تلسکوپ عملاً ما را با مشاهدات شگفت‌انگیز و به‌چالش کشیدن نظریه‌ها از دوران اولیهٔ جهان غرق کرد. برخی کهکشان‌های باستانی بسیار بزرگ‌تر و کاملاً شکل‌گرفته بودند نسبت به آنچه تصور می‌شد. همین‌طور سیاه‌چاله‌های عظیم‌جرم (SMBH) آن‌ها نیز بزرگتر بودند.

اکنون، ستاره‌شناسانی که با وب (JWST) کار می‌کنند، یک کهکشان اولیهٔ دیگر که معما دارد و از زمانی است که جهان تنها ۸۰۰ میلیون سال سن داشته، کشف کرده‌اند. این یک وضعیت کلاسیک «جیکل‑و‑هید» است. وقتی در نور نوری و فرابنفش مشاهده می‌شود، تقریباً مشابه اکثر کهکشان‌های دیگر به‌نظر می‌رسد. اما وقتی JWST آن را در زیرموی می‌بیند، به‌مانند یک موجود خشم‌پیوسته و پرخور ظاهر می‌شود.

این کهکشان به نام Virgil شناخته می‌شود و یکی از «نقطه‌های قرمز کوچک» (Little Red Dots) است، دسته‌ای از اشیاء که توسط JWST کشف شده‌اند. این تلسکوپ بیش از ۳۰۰ عدد از آن‌ها را یافته است. این اشیاء بین حدود ۶۰۰ میلیون تا ۱.۶ میلیارد سال پس از بیگ بنگ وجود داشتند و بیشترشان در بخش ابتدایی این بازه متمرکز هستند. آن‌ها در مرزهای عملکرد JWST قرار دارند و مشاهده‌شان بسیار دشوار است. Virgil تاکنون قرمزترین LRD کشف‌شده است.

زیست‌شناسان کیهانی می‌خواهند بدانند سرنوشت LRDها چه بوده است. به نظر می‌رسد این اشیاء در جهان اولیه فراوان بوده‌اند، به‌ویژه تقریباً ۶۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ، اما سپس تا حدود ۱.۶ میلیارد سال پس از بیگ بنگ عمدتاً ناپدید شدند. نظریه‌های متفاوتی دربارهٔ سرنوشت آن‌ها وجود دارد. نظریهٔ غالب به تکامل جهان و مادهٔ تاریک داخل آن می‌پردازد. همان‌طور که جهان تکامل می‌یابد، هاله‌های مادهٔ تاریک بزرگتر می‌شوند و گشتاور زاویه‌ای بیشتری می‌گیرند که تشکیل LRDها را دشوارتر می‌سازد. به‌نظر می‌رسد این اشیاء به‌احتمال زیاد به کهکشان‌های امروز تبدیل شده‌اند.

مشاهدات جدید Virgil در پژوهشی که در The Astrophysical Journal منتشر شده و با عنوان «رمزگشایی از طبیعت Virgil: یک هستهٔ فعال کهکشانی مخفی که در یک فرامین‌گر Lyα ظاهراً عادی در طول یونیزه‌سازی کیهانی مخفی شده» نامیده می‌شود. نویسندهٔ ارشد این مقاله پیرلوئیگی رینالدی (Pierluigi Rinaldi) است؛ او هم‌اکنون در مؤسسهٔ علوم تلسکوپ فضایی (Space Telescope Science Institute) مشغول به کار است، اما پیش از این در رصدخانهٔ Steward دانشگاه آریزونا فعالیت می‌کرد.

نویسندگان می‌نویسند: «از زمان پرتاب، JWST مرزهای حوزهٔ رِدشیفت را گسترش داده و با کشفیات پیشگامانه در رِدشیفت‌های بسیار بالا دست یافته است.» آن‌ها به کشف اشیاء بسیار قرمز (Extremely Red Objects یا ERO) اشاره می‌کنند که LRDها یک نوع خاص از آنهاست. آن‌ها می‌گویند: «مطالعهٔ این منبع‌ها و طبیعت آن‌ها در مدت زمان کوتاهی حجم عظیمی از ادبیات علمی را به‌وجود آورده است.»

این‌ها ۲۰ تا از کهکشان‌های نقطهٔ قرمز کوچک هستند که با JWST کشف شده‌اند. کشف آن‌ها اولین بار در مارس ۲۰۲۴ اعلام شد. اعتبار تصویر: Jorryt Matthee و همکاران 2024 ApJ 963 129DOI: 10.3847/1538-4357/ad2345URL: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad2345, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=154052277* *این‌ها ۲۰ تا از کهکشان‌های نقطهٔ قرمز کوچک هستند که با JWST کشف شده‌اند. کشف آن‌ها اولین بار در مارس ۲۰۲۴ اعلام شد. اعتبار تصویر: Jorryt Matthee و همکاران 2024 ApJ 963 129DOI: 10.3847/1538-4357/ad2345URL: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ad2345, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=154052277*</p>
<p>«JWST نشان داده است که ایده‌های ما دربارهٔ نحوهٔ شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های عظیم‌جرم تقریباً تماماً نادرست بوده‌اند»، گفت جرج ریک (George Rieke)، نویسندهٔ همکار، استاد ریجنٹس نجوم و پیشگام در نجوم زیرموی. «به‌نظر می‌رسد که در بسیاری از موارد، سیاه‌چاله‌ها پیش از کهکشان‌ها پیش می‌روند. این هیجان‌انگیزترین نکته‌ای است که از یافته‌هایمان می‌فهمیم»، ریک در بیانیهٔ مطبوعاتی افزود.</p>
<p>دوربین مادون‌قرمز نزدیک (NIRCam) یا طیف‌سنج مادون‌قرمز نزدیک (NIRSpec) تلسکوپ وب تنها می‌توانند در طول موج‌های نوری این دورهٔ ابتدایی تاریخ جهان مشاهده کنند. این مشاهدات نشان می‌دهند که این کهکشان نسبتاً عادی است، با نرخ متوسطی ستاره‌سازی می‌کند و در مرکز خود یک سیاه‌چاله به‌اندازهٔ مناسب دارد. اما ابزار مادون‌قرمز میانی (MIRI) یا Mid‑Infrared Instrument تلسکوپ وب می‌تواند نور زیرموی این دوره را ببیند. مشاهدات MIRI غبار اطراف Virgil را نفوذ کرده و طبیعت واقعی آن را آشکار کرد. این کهکشان یک سیاه‌چاله عظیم‌جرم دارد که به‌عمق توسط غبار مخفی شده و در حین تغذیه‌اش مقادیر عظیمی انرژی ساطع می‌کند.</p>
<p>زمانی که سیاه‌چاله‌های عظیم‌جرم (SMBH) به‌صورت فعال ماده جذب می‌کنند، به‌عنوان هستهٔ فعال کهکشانی (AGN) شناخته می‌شوند. وقتی AGN ماده را جذب می‌کند، این ماده در یک حلقهٔ گردشی تجمع می‌یابد. گاز و غبار در این حلقه گرم می‌شوند و نور پرانرژی ساطع می‌کنند. نور ناشی از AGN‌های دوردست و باستانی مانند Virgil به‌طرز فوق‌العاده‌ای به‌سوی قرمز کشیده شده و توسط JWST قابل تشخیص است.</p>
<p>«Virgil دو شخصیت دارد»، گفت ریک. «نور فرابنفش و نوری نشان می‌دهند که این کهکشان جنبهٔ «خوب» خود را دارد – یک کهکشان جوان معمولی که به‌صورت ساکت ستاره می‌سازد. اما هنگامی که داده‌های MIRI افزوده می‌شود، Virgil به میزبانی یک سیاه‌چاله عظیم‌جرم به شدت مخفی تبدیل می‌شود که مقادیر عظیم انرژی ساطع می‌کند.»</p>
<p>«MIRI در اصل به ما امکان می‌دهد تا فراتر از محدودهٔ طول‌موج‌های فرابنفش و نوری که می‌توانیم تشخیص دهیم، مشاهده کنیم»، گفت نویسندهٔ ارشد رینالدی، که پژوهش دکتری‌اش بر روی مشاهدات MIRI متمرکز بود. «ستاره‌ها را آسان می‌توان دید چون می‌درخشند و توجه ما را جلب می‌کنند. اما بیش از ستاره‌ها چیزی وجود دارد، چیزی که تنها MIRI می‌تواند آشکار کند.»</p>
<p>MIRI برای گرفتن تصاویر عمیق زمان بیشتری نسبت به سایر ابزارهای JWST می‌طلبد. به این معناست که بسیاری از پیمایش‌های JWST با NIRCam و NIRSpec انجام می‌شوند که زمان کمتری می‌گیرند. در نتیجه، ممکن است تعداد بیشتری از اشیائی مشابه Virgil وجود داشته باشند که به شدت توسط غبار مخفی شده‌اند و طبیعت واقعی آن‌ها تنها با زمان‌برداری‌های طولانی‌تری با MIRI آشکار می‌شود. ممکن است جمعیتی قابل‌توجه از این گونه LRDها وجود داشته باشد که دانشمندان هنوز از آن‌ها مطلع نیستند. اگر چنین باشد، آن‌ها ممکن است نقش بزرگ‌تری در تکامل جهان داشته باشند. شاید این اشیاء به سپیده‌دمهٔ کیهانی مرتبط باشند، زمانی که جهان تنها حدود ۲۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ یونیزه شد.</p>
<p>اما پژوهشگران تأکید می‌کنند که این شیء چقدر پیچیده است و تعیین طبیعت واقعی‌اش دشوار است. آن‌ها می‌نویسند: «با مقایسهٔ نرخ تشکیل ستارهٔ مبتنی بر UV و Hα، درمی‌یابیم که Virgil ممکن است در حال گذار به یک مرحلهٔ پرشتاب (burst) باشد یا از آن خارج شود.» این نشان می‌دهد که نقش … محدود در یونیزه‌سازی کیهانی دارد، اگرچه «به‌طور کلی، ویژگی‌های طیفی Virgil با جمعیت متوسط کهکشان‌ها در طول دورهٔ یونیزه‌سازی (EoR) هم‌راستا است.»</p>
<p>پژوهشگران یقین ندارند که آنچه می‌بینند یک AGN است. برخی تشخیص‌ها نشان می‌دهند که این یک AGN معمولی در رِدشیفت‌های بالا است، «اما وقتی تحول رِدشیفت در نظر گرفته می‌شود، طبقه‌بندی آن مبهم می‌شود»، می‌نویسند. جدا کردن نور ناشی از شکل‌گیری ستارگان از نور یک AGN می‌تواند دشوار باشد.</p>
<p>اما در پایان تجزیه‌و‌تحلیل خود، بر توضیح AGN استوار می‌شوند. آن‌ها می‌گویند: «در حالی که مدل‌سازی این منبع همچنان چالش‌برانگیز است، نتایج ما نشان می‌دهد که تناسب‌ها به‌طور مداوم نیاز به حضور یک AGN مخفی‌شده توسط غبار دارند، که با یافته‌های E. Iani و همکاران (2025) سازگار است.»</p>
<p>به‌هرحال، نویسندگان می‌نویسند که Virgil یکی از شدیدترین LRDهای کشف‌شده تا به‌حال است.</p>
<p>به‌نظر می‌رسد که عدم کشف دیگر LRDهای مشابه Virgil احتمالاً به دلیل تمایل مشاهداتی است، طبق گفتهٔ پژوهشگران. «آیا ما به‌سادگی نسبت به خواهران آن‌ها کور هستیم چون داده‌های عمیق MIRI به همان اندازه هنوز بر روی نواحی گسترده‌تری از آسمان به‌دست نیامده‌اند؟»، رینالدی پرسید.</p>
<p>پژوهشگران قصد دارند با انجام مشاهدات طولانی‌مدت بیشتر با MIRI تلسکوپ وب، این مسأله را بررسی کنند. اگر موارد بیشتری پیدا کنند، روایتی شکل خواهد گرفت که LRDها را در زمینهٔ تکامل جهان جای می‌دهد.</p>
<p>«JWST داستان جذابی برای گفتن خواهد داشت؛ زیرا به‌تدریج نقاب‌ها را کنار می‌زند و به روایت مشترکی می‌رسد»، رینالدی گفت.</p>
									</div>
																	</article>
															</div>
							<div class=

ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.