کهکشان‌های مارپیچی در جهان اولیه

به گزارش خبرگزاری علم و فناوری آنا، اگر می‌توانستیم فراتر از کهکشان خود سفر کرده، از بیرون به کهکشان راه‌شیری نگاه کنیم، منظره باشکوهی می‌دیدیم: بازوهای مارپیچی درخشانی که به دور یک هسته مرکزی پیچیده‌اند به همراه گرد و غبار و سحابی‌های پراکنده در امتداد لبه‌های کهکشان.
وقتی به یک کهکشان فکر می‌کنید، احتمالاً یک کهکشان مارپیچی مانند کهکشان راه شیری را در ذهن‌تان تصور می‌کنید، اما کهکشان‌های مارپیچی تنها حدود 60 درصد از کهکشان‌هایی را که تاکنون مشاهده کردیم تشکیل می‌دهند. چرا که کهکشان‌های مارپیچی زمانی شکل می‌گیرند که کهکشان‌های کوچکتر با هم برخورد کرده و در طول زمان ادغام شوند. با این حال مطالعات جدید نشان داد که اینطور نیست.

کهکشان‌ها از ابرهای عظیم هیدروژن و هلیوم اولیه تشکیل شده‌اند و احتمالاً در ابتدا ساختاری نسبتاً بی‌شکل داشتند. در مدل استاندارد، کهکشان‌های اولیه در جهان ما بسیار جوان بودند و نمی‌توانستند ویژگی‌های قابل توجهی مانند بازوهای مارپیچی، میله‌ها یا حلقه‌ها را به نمایش بگذارند و کهکشان‌ها در طول زمان تکامل می‌یابند.  با توجه به چگالی کیهان اولیه، برخوردها و ادغام‌های پی‌درپی‌ کهکشان‌ها باعث پیچیدن و ایجاد قرص‌ها و بازوهای مارپیچی در آن‌ها شد. این روند بسیار طولانی است وانتظار می‌رفت جهان اولیه خالی از کهکشان‌های مارپیچی باشد.

یافته اخیر از داده‌های «بررسی‌های علمی انتشار زودهنگام تکامل کیهانی (CEERS)» استفاده می‌کند که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب جمع‌آوری شده است. این تیم 873 کهکشان با جرم بیشتر از 10 میلیارد برابر خورشید را شناسایی کردند که شاخص انتقال به تابش قرمز (redshift)  آن‌ها  بین 0.5 و 4 است.
216 کهکشان از 873 کهکشان مورد بررسی، از نوع مارپیچی بودند. نویسندگان مقاله به این موضوع توجه داشتند که شاید برخی از ‌آن‌ها کهکشان‌های ادغام شده باشند و به اشتباه در این طبقه‌بندی قرار گیرند، اما با این وجود به اتفاق آرا، 108 کهکشان در گروه کهکشان‌های مارپیچی قرار گرفتند. وقتی تیم تحقیقاتی کهکشان‌ها را بر اساس شاخص  انتقال به تابش قرمز مرتب کردند، دریافتند اگرچه با پیش‌روی در گذشته، نسبت مارپیچی‌ها کاهش می‌یابد، اما نسبت آن‌ها در انتقال‌های قرمز بالای 3 بسیار بیشتراز حد انتظار است. 

هنگامی که مشاهدات کالیبره شد، محققان متوجه شدند که حدود یک پنجم کهکشان‌ها در شاخص انتقال به تابش قرمز= 3 از نوع کهکشان‌های مارپیچی هستند. این کهکشان‌های اولیه کمتر از دو میلیارد سال پس از انفجار بزرگ به مارپیچ تبدیل شدند، پس زمان کمی برای ادغام و برخورد وجود داشت.

به عبارت دیگر، بسیاری از کهکشان‌ها در اوایل کیهان به قرص‌های مارپیچی شکل تکامل یافتند. بنابراین در حالی که برخوردها و ادغام‌ها در شکل‌گیری کهکشان‌های مارپیچی نقش دارند، احتمالاً عوامل دیگری نیز در این امر موثرند. در حال حاضرماهیت این عوامل مشخص نیست. با مشاهدات آینده توسط جیمزوب شاید بتوان چگونگی تکامل کهکشان‌های اولیه و دلیل وجود کهکشان‌های مارپیچی در آن زمان را مشخص کرد.
گفتنی است، وقتی نور در کیهان در حال گسترش، سفر می‌کند، به طول‌موج‌های طولانی‌تر و قرمزتر گسترش پیدا می‌کند. ستاره‌شناسان می‌توانند وسعت این کشش، که به آن انتقال به تابش قرمز می‌گویند را اندازه‌گیری کنند. این انتقال به تابش قرمز می‌تواند فاصله یک جسم را محاسبه کند که هر چقدر این میزان بالاتر باشد، به این معناست که جسم در مسافت دورتری قرار دارد. انتقال به تابش قرمز جهان کنونی صفر است. یعنی ما در زمان حال هستیم.