کشف خوشه‌های ستاره‌ای در جواهرات کیهانی توسط تلسکوپ «جیمز وب»

به گزارش ایسنا به نقل از اسپیس، این اولین کشف خوشه های ستاره ای در یک کهکشان نوزاد است. هنگامی که جهانِ ۱۳.۸ میلیارد ساله امروزی کم تر از ۵۰۰ میلیون سال قدمت داشته است.

کمان جواهرات کیهانی، که در ابتدا توسط تلسکوپ فضایی هابل کشف شد و بطور رسمی SPT0615- JD1 نام گرفت، یک کهکشان نوزاد با همگرایی گرانشی است که در حدود ۱۳.۳ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد. این بدان معناست که نور این کهکشان که توسط جیمز وب دیده می شود، به اندازه حدود ۹۷ درصد از عمر کیهان به زمین سفر کرده است.

گروه بین المللی ستاره شناسانی که این کشف را انجام دادند، پنج خوشه ستاره ای پرجرم جوان را در کمان جواهرات کیهانی پیدا کردند. این خوشه ها در دوره ای وجود داشتند که کهکشان های جوان در معرض انفجارهای شدید شکل گیری ستاره ها و ساطع شدن مقادیر عظیمی نور فرابنفش بودند. این تشعشع ممکن است مسئول ایجاد یکی از دو مرحله اصلی در تکامل جهان یعنی دوره بازیونیده شدن کیهانی باشد.

مطالعه این خوشه های پنج ستاره می تواند موارد زیادی در مورد این دوره اولیه در کیهان به اخترشناسان بیاموزد.

آنجلا آدامو (Angela Adamo) از دانشگاه استکهلم و مرکز اسکار کلین (Oskar Klein) در سوئد و رهبر این تیم در بیانیه ای گفت:این یک شگفتی باورنکردنی بود. زمانی که ما تصاویر جیمز وب را برای اولین بار باز کردیم، زنجیره کوچکی از نقاط درخشان را دیدیم که از یک طرف به طرف دیگر منعکس شده بودند. این جواهرات کیهانی خوشه های ستاره ای هستند! بدون جیمز وب، ما نمی دانستیم که به خوشه های ستاره ای در چنین کهکشان جوانی نگاه می کنیم!

خوشه های ستاره ای تازه کشف شده در کمان جواهرات کیهانی به علت ماهیت عظیم و متراکم شان قابل توجه هستند. چگالی پنج خوشه ستاره ای بطور قابل توجهی بیشتر از چگالی خوشه های ستاره ای نزدیک است.

قانون نسبیت عام نشان می دهد که اجسام دارای جرم باعث می شوند تا بافت فضا و زمان که به عنوان یک موجودیت چهار بعدی به نام «فضا زمان» شناخته می شود، منحرف شود. هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد، انحراف فضازمان بیشتر است.

هنگامی که نور از منابعی در پس زمینه از این تاب خوردگی عبور می کند، مسیر آن منحنی می شود. هر چه نور به جسم پیچ و تاب خورده نزدیکتر می شود، مسیر آن منحنی تر می شود. در نتیجه، نور از یک جسم منفرد می تواند بیش از یک بار و در زمان های مختلف به یک ناظر، مانند جیمز وب برسد.

این بدان معناست که منابع نور میتوانند در چندین مکان در یک تصویر ظاهر شوند، موقعیت آنها به موقعیت های ظاهری تغییر یابد، یا مفیدتر از همه، نور آن ها تقویت شود. پدیده دوم« عدسی گرانشی» نامیده می شود و جسم بین یک شی پس زمینه دور و زمین به عنوان « شیء همگرا» نامیده می شود.

در این مورد، شی همگرا یک خوشه کهکشانی به نام SPT- CL J0615- 5746 است و اجرام پس زمینه جواهرات کیهانی، خوشه های ستاره ای آنها و دو کهکشان همگرا در دوردست هستند.

نکته ویژه در مورد کمان جواهرات کیهانی این است که به لطف همگرایی گرانشی، ما در واقع می توانیم کهکشان را تا مقیاس پارسک تجزیه کنیم. پارسِک (Parsec) یکی از واحدهای سنجشِ مسافت در ستاره شناسی است. یک پارسِک برابر با ۳۰٫۹ تریلیون کیلومتر و معادلِ ۳٫۲۶ سال نوری است.

خوشه های کروی چگونه به هم می رسند؟

یک مطالعه امیدوارکننده که از این مشاهدات جیمز وب از خوشه های ستاره ای اولیه حاصل می شود، به نحوه شکل گیری آرایش ستارگان، به شکل «خوشه های کروی» را بررسی می کند. همان طور که در کهکشان ما دیده می شود، خوشه های کروی یادگارهای باستانی انفجارهای شدید تشکیل ستاره در اوایل جهان هستند.

دانشمندان کاملاً مطمئن نیستند که چگونه این توده های کروی از ستارگان فشرده که با گرانش به هم متصل بودند، گرد هم آمدند ولی این موضوع می تواند مهم باشد زیرا که خوشه های ستاره ای جوان و پرجرم در کمان جواهرات کیهانی می توانند مراحل ابتدایی تشکیل خوشه های کروی باشند. این بدان معنی است که آن ها میتوانند یک پنجره فوق العاده مفید برای مراحل اولیه تولد خوشه های کروی ارائه دهند.

این پنج خوشه ستاره ای همچنین میتوانند به درک سایر جنبه های تکامل کیهانی کمک کنند.

آدامو می گوید: چگالی بالای ستاره ای که در خوشه ها یافت می شود، اولین نشانه از فرآیندهای رخ داده در فضای داخلی آن ها را به ما ارائه می دهد و درک جدیدی را در مورد شکل گیری احتمالی ستاره های بسیار عظیم و دانه های سیاه چاله، که هر دو برای تکامل کهکشان مهم هستند، فراهم می کند.

مطالعه کمان جواهرات کیهانی در حالی ادامه خواهد داشت که محققان پشت این تحقیق در حال برنامه ریزی برای رصد این کهکشان اولیه با ابزار طیف نگار فروسرخ نزدیک (NIRSpec) و ابزار مادون قرمز میانی (MIRI) در طول چرخه سه عملیات این تلسکوپ فضایی ۱۰ میلیارد دلاری هستند.

بردلی می گوید:مشاهدات طیف نگار فروسرخ نزدیک به ما اجازه می دهد تا انتقال به سرخ کهکشان را تائید کنیم و تابش فرابنفش خوشه های ستاره ای را مطالعه کنیم، که برای مطالعه جزئیات بیشتر ویژگی های فیزیکی آن ها استفاده خواهد شد. مشاهدات ابزار مادون قرمز میانی به ما اجازه می دهد تا خواص گاز یونیزه شده را مطالعه کنیم.

این مشاهدات طیف سنجی باید نشان دهد که شکل گیری ستاره در مکان های فعال این کهکشان نوزاد چقدر بوده است.

اخترشناسان این مطالعه همچنین اکنون تصمیم دارند کهکشان های دیگر را برای شکار خوشه های ستاره ای مشابه این پنج کهکشان مطالعه کنند.

تحقیقات این گروه در روز دوشنبه (۲۴ ژوئن) در مجله نیچر منتشر شد.