تصور کنید از فاصلهای بسیار دور به یک شهر بزرگ روی زمین نگاه میکنید و هیچ چیز درباره آن شهر نمیدانید؛ ممکن است فرض کنید تنها ساختمانهای آن، بزرگترین و قابل مشاهدهترین آسمانخراشها هستند. اما اگر نزدیکتر شوید یا با ابزاری بسیار قدرتمندتر نگاه کنید، شروع به کشف ساختمانهای کوچکتری در میان آسمانخراشهای عظیم خواهید کرد.
اکنون، تلسکوپ فضایی جیمز وب کشف کرده است که این تشبیه برای کهکشانهای اولیه مناسب است.
اخترشناسان در حال یافتن این هستند که در میان درخشانترین ستارهها، یعنی «بلندترین آسمانخراشها» در تشبیه فوق، ستارههای بسیار کمنورتری وجود دارند که به ساختمانهای کوچکتر شباهت دارند. این بدان معناست که کهکشانهای اولیه ممکن است در واقع جرم بسیار بیشتری نسبت به آنچه ما تصور میکردیم داشته باشند.
تیم پشت این تحقیق با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای مطالعه نه کهکشان اولیه که دوره شکلگیری ستارههای فشرده خود را پشت سر گذاشته بودند، به این نتیجه رسیدند. آنها این دادهها را با مشاهدات تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) روی زمین ترکیب کردند تا جمعیت ستارههای کوچک و کمنور را در این کهکشانها برای اولین بار اندازهگیری کنند. آنچه یافتند این بود که نسبت ستارههای کوچک در این کهکشانها بسیار بیشتر از کهکشانهای مدرن مانند راه شیری است. این برای دانشمندانی که فرض کرده بودند این جمعیتها مشابه خواهند بود، تا حدی شگفتآور است.
«این بدان معناست که کهکشان به طور کلی بسیار پرجرمتر از تخمینهای قبلی است»، کلویی چنگ، عضو تیم از دانشگاه لیدن هلند، در بیانیهای اظهار داشت.
اولین «شهرهای کیهانی» تحت سلطه آسمانخراشها نبودند، فقط به نظر میرسد
اخترشناسان کهکشانها را مطالعه میکنند و نرخ جمعیت ستارهای آنها را با استفاده از نور کل، یا طیف، که از این کلانشهرهای کیهانی میآید محاسبه میکنند. مشکل این است که هرچه جرم یک ستاره بیشتر باشد، درخشانتر است. بنابراین، طیف کلی یک کهکشان توسط پرجرمترین ستارهها غالب میشود، در حالی که ستارههای کوچکتر محو میشوند.
حساسیت JWST به اخترشناسان اجازه داده است تا به این ستارههای کوچکتر فرصت درخشش و برجسته شدن بدهند، مانند کشف یک معماری شگفتانگیز در یک کلانشهر عظیم از شیشه و فولاد.
«تا همین اواخر، این نوع اندازهگیری به سادگی امکانپذیر نبود»، مارتجه اسلوب، عضو تیم از دانشگاه لیدن گفت. «ما نه تنها به تلسکوپی نیاز داشتیم که نور کافی جمع کند، بلکه به طیفهایی با کیفیت استثنایی و تکنیکهای تحلیل جدید برای تشخیص قابل اعتماد ویژگیهای ظریف ستارههای کوچک نیاز داشتیم.»
کشف این تیم پیامدهایی برای درک ما از کهکشانهای جوان در جهان اولیه دارد. این به این دلیل است که دانشمندان همیشه فرض کرده بودند که ستارههای با جرمهای مختلف در طول تاریخ کیهان به یک نسبت متولد میشوند. اکنون به نظر میرسد اینطور نیست.
این به ویژه درست است اگر کهکشانهای اولیه بیشتری مانند یکی از نمونههای بسیار قابل توجه در این مطالعه باشند. این کهکشان که کمتر از ۱.۵ میلیارد سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته است، به دلیل جمعیت عظیم ستارههای کوچکتر، تا چهار برابر جرم تخمین زده شده قبلی را دارد.
بنابراین، مدلهای ما از شکلگیری کهکشان ممکن است در آینده نزدیک نیاز به تجدید نظر جدی داشته باشند.
«این نتیجه نشان میدهد که جرم بسیار بیشتری از آنچه قبلاً تصور میشد در ستارههای کوچک پنهان است»، ماریسکا کریک، رهبر تیم از دانشگاه لیدن گفت. «این پیامدهایی برای همه زمینههای ستارهشناسی دارد. از آنجا که بسیاری از سیارات به دور ستارههای کوچک میچرخند، حتی میتواند به این معنی باشد که سیارات بیشتری در جهان اولیه نسبت به آنچه قبلاً فرض میکردیم شکل گرفتهاند.»
این تیم اکنون قصد دارد این روش را برای کهکشانهای اولیه بیشتری از جهان اعمال کند و امیدوار است که تحقیقات خود را به اولین ستارههای جهان گسترش دهد.
تحقیقات این تیم در روز چهارشنبه (۱۸ اوت) در مجله Nature Astronomy منتشر شد.