دانشمندان با کمک تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) کهکشان های خفته را در اوایل کیهان آشکار کردند.

به گزارش ایسنا، ستاره شناسان با استفاده از داده های تلسکوپ فضایی جیمز وب ، کهکشان های غیرفعال با طیف وسیعی از جرم ها را در اولین میلیارد سال پس از مه بانگ (Big Bang) کشف کردند و یک قدم به درک چگونگی رشد کهکشان های اولیه نزدیک تر شدند. دانشمندان انتظار غیرفعال یا خاموش بودن این کهکشان ها را نداشتند.

به نقل از لایوساینس، منجمان بیش از دوازده کهکشان غیرفعال را کشف کرده اند که تشکیل ستاره خود را در اولین میلیارد سال پس از مه بانگ متوقف کرده اند. این کشف که با داده های جیمز وب انجام شده است، مرحله ای جذاب در زندگی کهکشان های اولیه را روشن می کند و می تواند سرنخ های بیشتری درباره چگونگی تکامل کهکشان ها ارائه دهد.

دلایل مختلفی وجود دارد که چرا کهکشان ها ممکن است از تشکیل ستاره های جدید دست بکشند. یکی از این دلایل وجود ابرسیاه چاله ها در مرکز آنهاست. این غول ها تابش شدیدی ساطع می کنند که گاز سرد، مهم ترین ماده برای تشکیل ستاره را گرم کرده و تخلیه می کند. علاوه بر این، کهکشان های مجاور بزرگتر می توانند این گاز سرد را از بین ببرند یا آن را گرم کنند که منجر به توقف تشکیل ستاره می شود. در نتیجه، این کهکشان ها ممکن است برای همیشه غیرفعال یا خاموش بمانند.

دلیل دیگر غیرفعال شدن کهکشان ها، بازخورد ستاره ای است. این فرآیند زمانی اتفاق می افتد که گاز در کهکشان به دلیل فرآیندهای ستاره ای مانند ابرنواخترها، بادهای ستاره ای شدید یا فشار مرتبط با نور ستاره، گرم و دفع می شود. بنابراین کهکشان یک دوره آرام موقتی را طی می کند. آلبا کوولو پاز (Alba Covelo Paz) دانشجوی دکترا در دانشگاه ژنو (Geneva) و نویسنده ارشد این مطالعه جدید که یافته ها را توصیف می کند، گفت: این معمولاً یک مرحله موقتی است که معمولاً حدود 25 میلیون سال طول می کشد.

گازی که بیرون رانده شده بود طی میلیون ها سال، دوباره به داخل می ریزد و گاز گرم دوباره سرد می شود. هنگامی که به اندازه کافی گاز سرد وجود داشته باشد، کهکشان می تواند شروع به تشکیل ستاره های جدید کند. در حالی که مرحله غیرفعال به طور معمول در کهکشان های نزدیک مشاهده می شود، منجمان تنها چهار کهکشان غیرفعال را در اولین میلیارد سال کیهان یافته اند. از این میان، سه کهکشان جرم کمتر از یک میلیارد جرم خورشیدی و یک کهکشان جرمی بیش از 10 میلیارد جرم خورشیدی داشتند. مشاهدات محدود و خواص پراکنده کهکشان های غیرفعال برای به دست آوردن تصویری واضح از تشکیل ستاره اولیه کافی نبود.

این تیم بین المللی از منجمان با استفاده از داده های طیف سنجی حساس جیمز وب ، 14 کهکشان غیرفعال با طیف وسیعی از جرم ها را در کیهان اولیه کشف کردند که نشان می دهد کهکشان های غیرفعال محدود به محدوده های جرمی کم یا بسیار بالا نیستند.

این تصویر از دوربین جیمز وب ناسا از منطقه ستاره زایی NGC 604 نشان می دهد که چگونه بادهای ستاره ای از ستارگان جوان، داغ و درخشان، حفره هایی را در گاز و غبار اطراف ایجاد می کنند

دانشمندان انتظار نداشتند کهکشان های غیرفعال را در کیهان اولیه ببینند. آنها گمان می کردند که چون این کهکشان ها جوان هستند، باید به شدت ستاره های جدید زیادی تشکیل دهند. پاز گفت: اولین کشف یک کهکشان غیرفعال در کیهان اولیه یک شوک بزرگ بود، زیرا آن کهکشان قبلاً با تلسکوپ فضایی هابل (Hubble Space Telescope) مشاهده شده بود، اما ما نمی دانستیم که غیرفعال است تا اینکه جیمز وب آن را بررسی کرد.

این امر به این دلیل است که برخلاف تلسکوپ فضایی هابل ، ابزار طیف سنجی فروسرخ (NIRSpec) در جیمز وب می تواند هم نور این کهکشان ها را که به طول موج های نزدیک به فروسرخ جابجا شده است، ببیند و هم جزییات طیف سنجی مربوط به آن را ارائه دهد. دانشمندان کنجکاو بودند بدانند چرا کهکشان های اولیه تشکیل ستاره را متوقف کرده اند و آیا این امر در طیف وسیعی از جرم های ستاره ای رایج بوده است یا خیر.

یک فرضیه این بود که کهکشان ها، دوره های تشکیل ستاره و سپس دوره های آرام داشتند، قبل از اینکه دوباره شروع کنند. پاز و تیمش به دنبال کهکشان هایی بودند که بین دوره های تشکیل ستاره قرار داشتند. آنها از داده های کهکشانی که به صورت عمومی در بایگانی جیمز وب در دسترس بود، استفاده کردند و نور حدود 1600 کهکشان را بررسی کردند و به دنبال نشانه هایی از عدم تشکیل ستاره های جدید بودند. آنها همچنین بر روی نشانه های واضح ستاره های میانسال یا پیر در نور کهکشان ها تمرکز کردند. این تیم 14 کهکشان را پیدا کرد که جرمی بین حدود 40 میلیون تا 30 میلیارد جرم خورشیدی داشتند و تشکیل ستاره خود را متوقف کرده بودند.

پاز توضیح داد: ما اکنون 14 منبع پیدا کرده ایم که از این فرآیند ناپیوستگی پشتیبانی می کنند و متوجه شدیم که همه آنها تشکیل ستاره را بین 10 میلیون تا 25 میلیون سال قبل از مشاهده ما متوقف کرده اند.

این بدان معناست که این 14 کهکشان به جای تشکیل مداوم ستاره، از مدلی با توقف و شروع پیروی می کردند و حداقل 10 میلیون تا 25 میلیون سال است که خاموش بوده اند. پاز خاطرنشان کرد: این خاموش بودن نسبتاً کوتاه نشان می دهد که بازخورد ستاره ای، مانند ابرنواخترها یا بادهای ستاره ای، باعث سکوت آنها شده و ممکن است در نهایت کارخانه های ستاره ای خود را دوباره راه اندازی کنند.

وی افزود: با این حال ما نمی توانیم با اطمینان آن را تأیید کنیم، زیرا نمی دانیم چه مدت غیرفعال خواهند ماند و اگر آنها 50 میلیون سال دیگر غیرفعال بمانند، این بدان معناست که دلیل خاموشی آنها متفاوت است.

این سناریو نشان می دهد که این کهکشان ها مرده اند. با این حال، خصوصیات فعلی این کهکشان ها از چرخه ناپیوستگی پشتیبانی می کند. از آنجایی که کهکشان های غیرفعال بسیار نادر هستند، بسیاری از جنبه های آنها همچنان مرموز باقی مانده است. با این حال، ستاره شناسان امیدوارند که مشاهدات آینده به روشن شدن این کارخانه های ستاره ای خفته کمک کند.

پاز ادامه داد: یک برنامه آینده جیمز وب موسوم به زیباهای خفته (Sleeping Beauties) به کشف کهکشان های غیرفعال در کیهان اولیه اختصاص خواهد یافت. هنوز ناشناخته های زیادی برای ما وجود دارد، اما ما یک قدم به رمزگشایی این فرآیند نزدیک تر شده ایم.

این برنامه به ستاره شناسان اجازه می دهد تا تخمین بزنند که یک کهکشان چه مدت در این فاز خاموش باقی می ماند و به آنها کمک می کند تا فرآیند تشکیل ستاره ناپیوسته را درک کنند.

این یافته ها در مجله arXiv پیش چاپ شده اند و هنوز مورد داوری همتا قرار نگرفته اند.