رکورد رصد دورترین کهکشان در مشت ژاپنی‌ها/ چطور سن کهکشان را حدس می‌زنند؟

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری آنا، در حالی که ستاره‌شناسان به اعماق فضا نگاه می‌کنند، به سفری در زمان می‌روند زیرا آنها درواقع در حال تماشای گذشته‌های دور هستند. ستاره‌شناسان دانشگاهِ توکیو به‌تازگی قدیمی‌ترین و دورترین کهکشانی را که تاکنون رصد شده است یافتند. این کشف جدید در ظرف زمانیِ خود کمابیش به تاریخ پیدایش جهان نزدیک است.

کهکشان قدیمی GN-z11 احتمالاً فقط 420 میلیون سال پس از انفجار بزرگ(Big Bang) شکل گرفته است. قدمت طولانی این کهکشان نشان می‌دهد این گروه از ستارگان احتمالاً در نزدیکی لبه جهانِ قابلِ مشاهده توسط ما قرار دارند. این کهکشان در آغاز عصر بازیونیده‌شدن (reionization) هنگامی که نور برای اولین بار کیهان را پر کرد شکل گرفت. بازیونیده‌شدن در حوزه فرضیه انفجار بزرگ و کیهان‌شناسی، فرآیندی است که باعث شده است ماده در جهان، پس از گذشت «عصر تاریک» دوباره یکپارچه شود.

روزی روزگاری یک کهکشان بسیار دور

هنگامی که منجمان به فضا نگاه می‌کنند اعماق گذشته را تا تقریباً اولین نورهای جهان می‌کاوند. کهکشان GM-z11 برای اولین بار در مارس 2016 دیده شد و منجمان بلافاصله آن را به عنوان یکی از کهکشان‌های قدیمی کیهان تشخیص دادند. با این حال، در این مطالعه جدید با ارزیابی دقیق‌تر این کهکشان، قدمت و فاصله بسیار زیاد آن نسبت به زمین آشکار شده است.

نوبوناری کاشیکاوا (Nobunari Kashikawa) عضو هیئت علمی گروه نجوم دانشگاه توکیو دراین باره می‌گوید: «به واسطه این مطالعات به نظر می‌رسد کهکشان GN-z11 در فاصله 13.4 میلیارد سال نوری یا 134 نانیلیون کیلومتری(134 با 30 صفر) سیاره زمین قرار دارد و دورترین کهکشان قابل تشخیص برای ما به حساب می‌آید. اما اندازه‌گیری و تأیید چنین مسافتی کار ساده‌ای نیست.»

در فواصل بسیار طولانی مانند فواصلی که در مطالعه کهکشان‌ها به کار می‌رود، ستاره‌شناسان غالباً در مورد سرخگَرایی(redshift) یک سوژه صحبت می‌کنند و آن را با حرف z مشخص می‌کنند. سرخگرایی پدیده‌ای است که در آن نور انتشاریافته از یک جرم به سمت طول موج قرمز در انتهای طیف می‌رود. به عبارت دیگر نوری که از طریق طیف‌سنج ثبت می‌شود طول موجی بلندتر و بسامدی کمتر از نور انتشاریافتهِ منبع دارد(مثل زمانی که منبع نور در حال فاصله گرفتن از بیننده باشد).

تجزیه و تحلیل این کهکشان دیرینه

 این مطالعه جدید نشان می‌دهد که GN-z11 دارای مقدار سرخگرایی در حدود z = 11 است که یعنی بالاترین میزان نرخ انتقال به سمت طیف قرمز(و بنابراین دورترین فاصله‌ای) که تاکنون دیده شده است.

محققان در مقاله‌ای با شرح جزئیات کار خود که در مجله «نیچر آسترونومی» (Nature Astronomy) منتشر شده است توضیح می‌دهند GN-z11 درخشان و جوان است(یعنی نوری که از آن به ما می‌رسد آن را جوان نشان می‌دهد)، در عین حال نسبتاً گسترده و وسیع است که بیانگر تجمع سریع توده ستاره‌ای در گذشته است.

مودبانه نیست از یک کهکشان سنش را بپرسید!

از طریق طیف‌های یک جسم می‌توان به نشانه‌هایی در مورد آن پی برد. چنین شواهد و قرائنی، اطلاعاتی را در مورد آن سوژهِ راه دور نشان می‌دهند. به دو روش می‌توان طیف‌ها را رمزگشایی کرد. اولین روش، بررسی خطوط انتشار است، خطوط روشنی که در اثر آزاد شدن فوتون‌ها از اتم‌ها ایجاد می‌شوند. نوع دوم، بررسی خطوط جذب است خطوط تاریکی که در نتیجه جذب فوتون‌ها توسط اتم‌ها، هنگام عبور نور از گاز خود را نمایان می‌کنند. هنگامی که نور اجرام دوردست به رنگ‌های تشکیل‌دهنده خود شکسته می‌شود، خطوط انتشار به انتهایِ قرمزرنگِ طیف منتقل می‌شوند(پدیده سرخگرایی). هر چه جرمی از ما دورتر باشد، خطوط انتشار سریع‌تر عقب می‌روند و شاخص سرخگرایی بالاتر می‌رود. بنابراین ستاره‌شناسان با اندازه‌گیری شاخص سرخگرایی کهکشان‌های راه دور، قادر به محاسبه فاصله آن از زمین هستند.

کاشیکاوا در این‌ باره می‌گوید: «ما به طور خاص به نور فرابنفش نگاه کردیم، زیرا در این بخش، طیفی الکترومغناطیسی وجود دارد که انتظار داریم نشانه‌های شیمیایی را در آن پیدا کنیم. تلسکوپ فضایی هابل پیش‌تر چندین بار نشانه‌های طیف GN-z11 را شناسایی کرده بود. با این حال حتی هابل هم نتوانست خطوط انتشار اشعه فرابنفش را به میزان مورد نیاز ما تفکیک کند. بنابراین ما به یک طیف‌نگار زمینی مدرن‌تر برای اندازه‌گیری خطوط انتشار مراجعه کردیم، یعنی ابزاری به نام MOSFIRE که روی تلسکوپ Keck I در هاوایی نصب شده است.»

ابزاری مدرن‌تر از هابل

با استفاده از MOSFIRE میزان سرخگرایی خطوط انتشار GN-z11 با جزئیات 100 برابر بیشتر از گذشته تعیین شد. اگر مشاهداتی که در آینده صورت می‌گیرد فاصله اندازه‌گیری‌شده در این مطالعه را تأیید کند، GN-z11 به طور رسمی دورترین کهکشانی خواهد بود که تاکنون در کیهان دیده شده است.

موقعیت GN-z11 نسبت به ما(به جهت فاصله) نشان می‌دهد که این کهکشان در عصر بازیونیده‌شدن شکل گرفته است، یعنی دوره‌ای که نور ستاره‌ها از اولین کهکشان‌ها شروع به انتشار پیدا کرد و گاز هیدروژن سرد در جهان پخش ‌شد. تا پیش از این،‌ دورترین کهکشان نسبت به ما حدود 150 میلیون سال نوری نسبت به GN-z11 در فاصله نزدیک‌تری به ما قرار داشت که در سال 2015 رؤیت شد. اگرچه GN-z11 فقط 13.4 میلیارد سال نوری قدمت دارد، اما نور این کهکشان به دلیل انبساط جهان، 32 میلیارد سال نوری را طی کرده است تا به ما برسد.

انتهای پیام/پ