منبع پنهان درخشش مرموز در جهان اولیه سرانجام آشکار شد!

کیهان مکانی تاریک

کیهان مکانی تاریک بود. با هیدروژن مسدود کنندهٔ نور و نه چیزهای دیگر بسته‌بندی شده بود.

تنها زمانی که اولین ستاره‌ها روشن شدند و شروع به روشن کردن محیط اطراف خود با اشعهٔ ماوراء بنفش کردند، نور سلطنت خود را آغاز کرد، که در دوران یونیزه شدن مجدد رخ داد؛ اما قبل از اینکه جهان به خوبی روشن شود، یک نوع خاص و مرموز نور تاریکی را درنوردید: انتشارات آلفای لیمن.

A simulation of merging galaxies and hydrogen emission. (S. Martin-Alvarez)

رازهای خطوط لیمان-آلفا

با وجود اینکه جهان اولیه برای عبور نور از گاز مات حاکم بر آن بسیار تاریک بود، ستاره‌شناسان هنوز برخی از خطوط لیمن-آلفا را قبل از روشن شدن نورها در عصر یونیزه شدن مجدد شناسایی کرده‌اند. از کجا آمده؟ این یک سوال مهم بدون پاسخ است که بسیاری در مورد آن فکر کرده‌اند.

The galaxy EGSY8p7, a bright galaxy in the early Universe where light emission is seen from, among other things, excited hydrogen atoms — Lyman-alpha emission. In the bottom two panels, Webb’s high sensitivity picks out this distant galaxy along with its two companion galaxies, where previous observations saw only one larger galaxy in its place. (ESA/Webb, NASA & CSA, S. Finkelstein, M. Bagley, R. Larson/UT Austin/A. Pagan/STScI/C. Witten, M. Zamani)

جنگل لیمن-آلفا

انتشار Lyman-alpha در محدودهٔ UV رخ می‌دهد و از اتم‌های هیدروژن ناشی می‌شود که الکترون‌های آن‌ها به یک حالت انرژی خاص منتقل می‌شوند. خطوط طیفی لیمن-آلفا بخشی از چیزی است که ستاره‌شناسان آن را جنگل لیمن-آلفا می‌نامند. جنگل، مجموعه‌ای از خطوط جذبی است که از هیدروژن در اجرام نجومی دور نشات می‌گیرد. همانطور که نور آن‌ها از میان ابرهای گازی با جابه‌جایی‌های قرمز متفاوت عبور می‌کند، جنگلی از خطوط لیمن-آلفا را ایجاد می‌کند.

تحقیقات Nature Astronomy

نویسندگان برخی تحقیقات جدید می‌نویسند: «ارائهٔ توضیحی برای تشخیص شگفت‌انگیز Lyman-alpha در این کهکشان‌های اولیه یک چالش بزرگ برای مطالعات برون کهکشانی است. این تحقیق در Nature Astronomy منتشر شده است و ممکن است پاسخ آن را پیدا کرده باشد. عنوان آن “رمزگشایی انتشار لیمن آلفا در اعماق عصر یونیزاسیون مجدد” است. نویسندهٔ اصلی، کالوم ویتن، محقق موسسهٔ کیهان‌شناسی Kavli در دانشگاه کمبریج در بریتانیا است. ویتن در مطبوعاتی گفت: «یکی از گیج‌کننده‌ترین مسائلی که مشاهدات قبلی ارائه کردند، تشخیص نور از اتم‌های هیدروژن در اوایل جهان بود که باید به طور کامل توسط گاز خنثی بکری که پس از انفجار بزرگ تشکیل شد، مسدود می‌شد.

فرضیه‌های بسیاری قبلا برای توضیح گریز بزرگ این انتشار «غیرقابل توضیح» ارائه شده است.»

اما اکنون یک کلانتر کیهانی جدید در شهر وجود دارد: تلسکوپ فضایی جیمز وب.

The James Webb Space Telescope: humanity’s new favourite science instrument. (NASA)

تلاش‌های جدید برای مطالعهٔ کیهان اولیه

JWSTبا قابلیت بررسی به روزهای اولیه کیهان ساخته شد. این یکی از محرک‌های اصلی کل تلاش بود توانایی JWST در حس کردن فوتون‌های منتشر شده توسط ستارگان در اولین کهکشان‌ها در اوایل زندگی کیهان، دریچهٔ جدیدی را به کیهان اولیه باز کرده است و ما را به سمت پاسخ به بسیاری از سوالات دیرینه سوق می‌دهد. JWST هم حساسیت و هم قدرت تفکیک زاویه‌ای را دارد که بتواند نور باستانی را به سمت منبع خود دنبال کند.

تلسکوپ فضای جیمز وب و تفکیک جزئیات

در اینجا، ما از تصاویر با وضوح بالا و حساسیت بالا از تلسکوپ فضایی جیمز وب در نزدیکی دوربین فروسرخ بهره می‌بریم تا نشان دهیم که همهٔ کهکشان‌ها در نمونه‌ای از تابشگرهای لیمان-آلفا با انتقال به سرخ >7 دارای همراهان نزدیک هستند. در مقالهٔ خود بنویسند این یک نکتهٔ مهم با پیامدهای بزرگ است.

تصاویر JWST از تابشگرLyman-Alpha LAE EGSY8p68 جزئیات بیشتری را نسبت به مشاهدات قبلی با تلسکوپ فضایی هابل نشان می‌دهد. قدرت تفکیک JWST مجموعه‌ای از کهکشان‌های کوچکتر و کم نور را در اطراف کهکشان‌های درخشان در LAE EGSY8p68 نشان می‌دهد که HST قادر به دیدن آن‌ها نبود. این منطقه یک منطقهٔ شلوغ‌تر با تعداد زیادی از تشکیل ستاره‌های فعال است.

منبع:

https://www.sciencealert.com/hidden-source-of-mysterious-glow-in-the-early-universe-finally-revealed

گرداورنده: محمد مهدی رضایی

“سوشال مدیای آکادمی تلسی”

https://telsi.co/