کشف اولین کهکشان بدون فلز در جهان

تلسکوپ فضایی جیمز وب احتمالا یکی از نخستین کهکشان‌های جهان را کشف کرده است: کهکشانی به نام AMORE6 که تقریبا خالی از عناصر سنگین است. در صورت تایید، این کشف اولین مدرک واقعی از کهکشان‌های نسل اول خواهد بود و تصویری منحصر به فرد از وضعیت جهان در نخستین لحظات پس از بیگ‌بنگ ارائه می دهد.

نخستین عناصر جهان چگونه شکل گرفتند؟

به گزارش فرارو به نقل از scitechdaily،همه چیز از بیگ‌بنگ آغاز شد؛ لحظه‌ای که جهان شکل گرفت. در آن دوران، فرآیندی به نام نوترکیب بیگ‌بنگ (Big Bang nucleosynthesis) تنها سبک‌ترین عناصر یعنی هیدروژن، هلیوم و مقادیر اندکی لیتیوم را به وجود آورد. عناصر سنگین‌تر، که در کیهان‌شناسی به آن‌ها «فلز» گفته می‌شود، بعدها در دل ستارگان شکل گرفتند.

ستارگان نخستین جهان، معروف به جمعیت III اولین ستارگانی بودند که با فرآیند هسته‌زایی ستاره‌ای، فلزات سنگین را تولید کردند. در این ستارگان تقریبا هیچ عنصر سنگین یا فلزی وجود نداشت و پس از مرگشان اولین عناصر سنگین را به جهان افزودند.

این عناصر بعدها در ستارگان و کهکشان‌های بعدی جمع شدند و زمینه را برای شکل‌گیری جهان فلزدار امروزی فراهم کردند.از آنجا که ستارگان در کهکشان‌ها شکل می‌گیرند، انتظار می‌رود که کهکشان‌های جمعیت III هم وجود داشته باشند؛ یعنی کهکشان‌هایی با ستارگان دست‌نخورده و بدون فلز.

در این تصویر جیمز وب انواع کهکشان‌ها دیده می‌شوند.

نقش جیمز وب در جستجوی کهکشان‌های اولیه

تا کنون، جیمز وب کهکشان‌های بزرگی را در اعماق کیهان کشف کرده است که بسیار زودتر از آنچه مدل‌های نظری پیش‌بینی کرده بودند، شکل گرفته‌اند. با این حال وجود هیچ کهکشان کاملا خالی از فلزی تاکنون به طور رسمی تأیید نشده است.

یکی از ابزارهای کلیدی در این جستجو، بررسی خطوط OIII است. طبق مدل‌های کیهان‌شناسی، کهکشان‌های اولیه باید تنها حاوی هیدروژن و هلیوم باشند و هیچ اکسیژن یا عنصر سنگین دیگری نداشته باشند. دانشمندان می‌توانند از توانایی فوق‌العاده جیمز وب برای شناسایی خطوط OIII و بررسی میزان عناصر سنگین کهکشان‌ها استفاده کنند.

در کهکشان‌های اولیه، سیگنال ضعیف OIII نشان‌دهنده میزان بسیار پایین عناصر سنگین است. تا کنون، هیچ مدرک قطعی برای وجود چنین کهکشان‌هایی در دست نبود. اکنون گروه تحقیقاتی Takahiro Morishita در IPAC کالیفرنیا، احتمال کشف یک کهکشان از این نوع را اعلام کرده‌اند.

کشف کهکشان AMORE6

کهکشان AMORE6 در ردشیفت z = 5.725 شناسایی شد؛ یعنی نوری که از آن می‌رسد، مربوط به زمانی است که سن جهان تنها حدود ۹۰۰ میلیون تا ۱ میلیارد سال بود. دانشمندان توانستند با کمک لنز گرانشی، تصویر کهکشان AMORE6 را بزرگ‌نمایی و آن را به طور دقیق رصد کنند.

جیمز وب در این کهکشان خط Hβ را شناسایی کرد، اما هیچ اکسیژنی یافت نشد. محققان می‌گویند: «نبود سیگنال [OIII] نشان‌دهنده محیط میان‌ستاره‌ای تقریبا دست‌نخورده و کم‌فلز AMORE6 است.» این کهکشان جرم ستاره‌ای کم و ساختاری بسیار فشرده دارد. ویژگی‌هایی که نشان‌دهنده شکل‌گیری ستارگان عظیم در محیطی تقریبا دست نخورده است.

این تصویر ترکیبی از میدان Abell 2744 را نشان می‌دهد. موقعیت مشاهده‌شده سیستم AMORE6-A+B با مربع زرد مشخص شده است.

اهمیت شناسایی این کهکشان

وجود کهکشانی از این دست، تقریبا یک میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ، می‌تواند اعتبار نظریه بیگ‌بنگ را تقویت کند. محققان می گویند: «یافتن کهکشان تقریباً دست‌نخورده‌ای مانند AMORE6، نزدیک به یک میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ، شگفت‌آور است و احتمال وجود بیگ بنگ را تایید می کند.» با این حال، برای تأیید قطعی این کشف و کشف جزئیات دقیق تر، به مطالعات بیشتری نیاز است.