نوری تازه بر درک عالم جوان

گروهی از ستاره شناسان دانشگاه تگزاس در آستین روش جدیدی را ابداع کرده‌اند که با کمک آن می‌توانند کهکشان‌های بسیار کم‌سوی عالم را رصد کنند. کهکشان‌هایی که تاکنون کم‌سوترین کهکشان‌های رصد شده در عالم به شمار می‌روند و می‌توانند درک ما از مقطع بسیار مهم و کمتر شناخته‌شده دوران نوجوانی عالم را توسعه دهند.

کهکشان‌هایی که با این روش موردبررسی قرارگرفته‌اند دَه برابر کم سوتر از کهکشان‌هایی هستند که پیش‌تر رصد شده‌اند. این کهکشان‌ها و بررسی آن‌ها به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا بازه زمانی یک میلیارد سال پس از مهبانگ را موردبررسی قرار دهند، زمانی که عالم تاریک برای نخستین بار با نور کهکشان‌ها روشن شد.

این گروه از ستاره شناسان برای پیدا کردن این کهکشان‌ها که به گفته آن‌ها جمعیت بالایی نیز دارند از تصاویر طرح نقشه‌برداری سرحدات (Frontier Fields survey) تلسکوپ فضایی هابل کمک گرفته‌اند.

این کهکشان‌ها کم سو و نخستین، باعث به وجود آمدن دورانی شدند که به دوران بازیونزه شدن (Epoch of Reionization) معروف است. تابش‌های پرانرژی که این کهکشان‌ها از خود ساطع می‌کردند، گازهای  میان کهکشانی را بمباران می‌کرد و باعث شد تا اتم‌های تشکیل‌دهنده گازهای میان کهکشانی الکترون‌های خود را از دست بدهند و یونیزه شوند.

نظرات قبلی در باره تحول عالم بیان این حدس را مطرح می‌کرد که اگر قرار باشد ایده نقش کهکشان‌های ابتدایی در فرآیند بازیونیزه شدن درست باشد، باید تعداد زیادی از کهکشان‌های بسیار کم سو در عالم امروزی وجود داشته باشند که درخشش آن‌ها کمتر از مرزهای قدرت تفکیک رایج تلسکوپ هابل قرار دارد و به همین دلیل هم پروژه نقشه‌برداری سرحدات برای این تلسکوپ تعریف شد.

برای آشکارسازی این کهکشان‌های کم سو هابل به تصویربرداری از خوشه‌های کهکشانی عظیم پرداخت. بر اساس پیش‌بینی آلبرت انیشتین به دلیل جرم بالایی که این خوشه‌ها دارند فضا زمان اطراف خود را خمیده می‌کنند و در نقش عدسی گرانشی برای بزرگ‌نمایی آنچه در فواصل دورتر در پشت آن‌ها قرارداد عمل می‌کنند.

یکی از چالش‌های این پروژه این بود که در اثر اعمال نقش عدسی‌های گرانشی از سوی این خوشه‌های کهکشانی، دانشمندان باید به گونه نور حاصل از سیار اجرام و خود این عدسی‌های گرانشی را ازآنچه در پشت آن‌ها قرار داشت تفکیک می‌کردند.

اگرچه ایده استفاده از خوشه‌های کهکشانی و عدسی‌های گرانشی برای تفکیک اجرام کم‌سوی دوردست‌تر ایده جدید نیست اما تکنیکی که این دانشمندان برای حذف نور و درخشش خود این خوشه‌ها به کاربردند به آن‌ها امکان داد تا کهکشان‌های بسیار کم‌سوی دوردست‌تر را رصد و آشکار نمایند.

این کار با طراحی مدلی انجام شد که در آن پرتوهای نور حاصل از کهکشان‌های تشکیل‌دهنده خوشه از نور اجرام پشت آن تفکیک می‌شد.

این گروه از ستاره شناسان به سرپرستی لیورمور و فینکشتاین، با استفاده از این روش از دو خوشه کهکشانی ابل ۲۷۴۴ و MACS 0416 در نقش عدسی‌های گرانشی خود استفاده کردند. با اعمال مدل  ابتکاری جدید روی تصاویر تهیه‌شده آن‌ها موفق شدند کهکشان‌های فوق‌العاده کم سویی را که در بازه زمانی یک‌میلیاردسالگی عالم فعال بودند شناسایی کرده و به دام بیندازند. این کهکشان‌ها صد برابر کم‌سوتر از کم‌فروغ‌ترین کهکشان تفکیک‌شده در تصویر فراژرف هابل بود و بدین ترتیب رکوردی تازه در رصد اجرام کم سو و دوردست عالم به شمار می‌رود.

این رصدها نشان می‌دهد که تعداد این کهکشان‌های ابتدایی بسیار زیاد است و بدنی ترتیب تأییدی بر نظریه نقش آن‌ها در ایجاد دوران بازیونیزه شدن در اختیار دانشمندان قرار داده است.

این گروه بررسی‌های خود با کمک تلسکوپ فضایی هابل را با کمک چهار خوشه کهکشانی دیگر ادامه خواهند داد و پس‌ازآن امیدوارند با اعمال این روش و استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب بتوانند کهکشان‌هایی کم‌سوتر و دوردست‌تر رصد کنند تا درک بهتری از کودکی عالم ما به دست آورند.