JWST شواهدی از «تفنگ دود کردن» از کهکشان‌های اولیه که جهان را دگرگون کرده‌اند پیدا می‌کند - دنیای فیزیک

JWST شواهدی از «تفنگ دود کردن» از کهکشان‌های اولیه که جهان را دگرگون کرده‌اند پیدا می‌کند - دنیای فیزیک

تمبر زمان: 17 ژوئیه 2023، 11:51 صبح

تصاویر EIGER
ماشین زمان: تصاویر دقیق مادون قرمز نزدیک از کهکشان هایی که زمانی که جهان تنها 900 میلیون سال قدمت داشت وجود داشت. این تصاویر توسط JWST به عنوان بخشی از مطالعه یونیزاسیون مجدد در جهان اولیه گرفته شده است. با حسن نیت: NASA، ESA، CSA، سیمون لیلی (ETH Zurich)، دایچی کاشینو (دانشگاه ناگویا)، Jorryt Matthee (ETH Zurich)، کریستینا ایلرز (MIT)، راب سیمکو (MIT)، رونگمون بوردولوی (NCSU)، روآری مکنزی ( ETH زوریخ)؛ پردازش تصویر: Alyssa Pagan (STScI)، Ruari Macke)

با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، یک تیم بین المللی از ستاره شناسان شواهد قانع کننده ای پیدا کرده اند که کهکشان های اولیه مسئول یونیزه شدن مجدد کیهان اولیه بوده اند. این فرآیندی است که طی آن اتم های هیدروژن خنثی یونیزه می شوند و جهان را در برابر نور در طول موج هایی که توسط اتم ها جذب می شود شفاف می کند. این تحقیق توسط اعضای همکاری EIGER انجام شد که از دوربین مادون قرمز نزدیک JWST (NIRCam) برای مطالعه نور از اختروش ها در کیهان اولیه استفاده می کند.

عصر کیهان‌شناختی یونیزاسیون مجدد حدود یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ اتفاق افتاد. قبل از یونیزه شدن مجدد، گاز هیدروژن خنثی بین کهکشان های اولیه نور را در طول موج های خاصی جذب می کرد. سپس چیزی باعث شد کیهان گرم شود و گاز را یونیزه کرده و پلاسما ایجاد کند. این نواحی پلاسما در جذب نور کارایی کمتری داشتند و «حباب‌هایی» از شفافیت در جهان ایجاد می‌کردند.

این حباب‌ها بسیار بزرگ‌تر از خود کهکشان‌ها بودند و قطری در حدود 4 میلیون سال نوری داشتند. در طول صد میلیون سال یا بیشتر، حباب ها رشد کردند و به هم پیوستند و در نهایت کل جهان شفاف شد. با این حال، دقیقاً چه چیزی باعث این یونیزاسیون مجدد شده است، یک معمای کیهانی مهم است.

توضیح پیش فرض

رهبر تیم "احتمالاً منبعی از تشعشعات یونیزان بود." سایمون لیلی گفتن دنیای فیزیک "منصفانه است که بگوییم توضیح پیش‌فرض همیشه این بود که نور فرابنفش اولین ستارگان و کهکشان‌هایی بود که در اوایل جهان شکل گرفتند.» لیلی که در ETH زوریخ در سوئیس مستقر است، توضیح می‌دهد. برخی از آن ستارگان به اندازه‌ای داغ خواهند بود که فوتون‌های فرابنفش زیادی تولید کنند و در اصل، این کار می‌تواند انجام شود.»

منابع دیگری برای تشعشعات یونیزان نیز پیشنهاد شده است. اینها شامل تولید تابش فرابنفش و اشعه ایکس توسط شتاب مواد در هنگام سقوط به سیاهچاله ها است.

اکنون لیلی و همکارانش یونیزاسیون مجدد را با استفاده از JWST برای مشاهده نور از یک اختروش باستانی مطالعه کرده اند. این یک سیاهچاله بسیار پرجرم است که مقادیر زیادی از مواد را می بلعد و باعث انتشار مقادیر زیادی تشعشع می شود. این تیم با مطالعه چگونگی عبور این نور از کهکشان های باستانی در مسیر خود به زمین، ارتباطی بین مکان این کهکشان ها و محل تکه های گاز یونیزه شده کشف کردند. این به محققان اجازه داد تا به این نتیجه برسند که چیزی در این کهکشان ها، احتمالاً ستاره های جوان، فضای اطراف را یونیزه می کند.

این تفنگ دود کننده است، که این کهکشان ها بودند که دوباره یونیزه شدن را انجام دادند

سایمون لیلی

لیلی همراه با دایچی کاشینو در دانشگاه ناگویا ژاپن و همکارانش یافته‌های خود را در مقاله‌ای شرح می‌دهند مجله Astrophysical. این مقاله یکی از سه مقاله منتشر شده در آن مجله مربوط به این تحقیق است. این مقاله دوم توسط دانشمند ETH زوریخ است جوریت متی و همکاران و نگاهی به خواص کهکشان ها، و کاغذ سوم به خود اختروش نگاه می کند و در کنار است آنا کریستینا ایلرز در موسسه فناوری ماساچوست.

این تیم اکنون پنج اختروش دیگر و خطوط دید آنها به زمین را بررسی خواهد کرد تا ارتباط بین کهکشان ها و یونیزه شدن مجدد را کشف کند.

لیلی گفت: «ما اولین کسی نیستیم که کهکشان‌ها را در این دوره‌ها کشف می‌کنیم، و در واقع، JWST در حال یافتن کهکشان‌ها در دوره‌های بسیار قبلی است، اما آنچه که تلسکوپ واقعاً قادر به تولید نمونه‌های بسیار بزرگ و همگن از کهکشان‌ها بود. "من هیچ تردیدی ندارم که بگویم بدون JWST نمی توانستیم این کار را انجام دهیم."

برای لیلی، که از مراحل اولیه برنامه ریزی آن در دهه 1990 با تلسکوپ مرتبط بوده است، این نتیجه تایید مهمی است که JWST فراتر از گرفتن تصاویر باورنکردنی از کیهان مفید است. ارزش تجربی واقعی نیز دارد.

لیلی در پایان گفت: "ما جهان را همانطور که چند 100 میلیون سال پس از بیگ بنگ بود می بینیم، و در حال انجام فیزیک در آنجا هستیم." ما در واقع با JWST به سؤالات پاسخ می دهیم، نه اینکه فقط در هیبت عظمت جهان ایستاده ایم.»

تمبر زمان:

بیشتر از دنیای فیزیک