کشف احتمالی کهکشان AMORE6 توسط جیمز وب: پنجره‌ای به نخستین لحظات جهان

شکل‌گیری نخستین عناصر در کیهان

همه چیز با بیگ‌بنگ آغاز شد، لحظه‌ای که جهان هستی شکل گرفت. در آن دوران اولیه، فرآیندی به نام نوترکیب بیگ‌بنگ (Big Bang nucleosynthesis) تنها سبک‌ترین عناصر شامل هیدروژن، هلیوم و مقادیر ناچیزی لیتیوم را تولید کرد. عناصر سنگین‌تر، که در کیهان‌شناسی به آن‌ها «فلز» گفته می‌شود، بعدها در قلب ستارگان متولد شدند.

ستارگان جمعیت III، که نخستین ستارگان جهان بودند، با فرآیند هسته‌زایی ستاره‌ای، فلزات سنگین را تولید کردند. این ستارگان تقریباً هیچ عنصر سنگین یا فلزی نداشتند و پس از مرگشان، اولین عناصر سنگین را به کیهان افزودند. این عناصر سپس در ستارگان و کهکشان‌های بعدی جمع‌آوری شده و زمینه را برای شکل‌گیری جهان غنی از فلز امروزی فراهم کردند. از آنجا که ستارگان در کهکشان‌ها شکل می‌گیرند، انتظار می‌رود که کهکشان‌های جمعیت III نیز وجود داشته باشند؛ یعنی کهکشان‌هایی با ستارگان دست‌نخورده و بدون فلز.

نقش جیمز وب در جستجوی کهکشان‌های اولیه

تاکنون، تلسکوپ جیمز وب کهکشان‌های عظیمی را در اعماق کیهان کشف کرده است که بسیار زودتر از پیش‌بینی مدل‌های نظری شکل گرفته‌اند. با این حال، وجود هیچ کهکشان کاملاً خالی از فلزی تاکنون به طور رسمی تأیید نشده بود.

یکی از ابزارهای کلیدی در این جستجو، بررسی خطوط OIII است. بر اساس مدل‌های کیهان‌شناسی، کهکشان‌های اولیه باید تنها حاوی هیدروژن و هلیوم باشند و فاقد اکسیژن یا سایر عناصر سنگین باشند. دانشمندان از توانایی بی‌نظیر جیمز وب برای شناسایی خطوط OIII و بررسی میزان عناصر سنگین در کهکشان‌ها بهره می‌برند. در کهکشان‌های اولیه، سیگنال ضعیف OIII نشان‌دهنده میزان بسیار پایین عناصر سنگین است. گروه تحقیقاتی تاکاهیرو موریشیتا در IPAC کالیفرنیا، اکنون احتمال کشف یک کهکشان از این نوع را اعلام کرده‌اند.

جزئیات کشف کهکشان AMORE6

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

جیمز وب در این کهکشان خط Hβ را شناسایی کرد، اما هیچ اثری از اکسیژن یافت نشد. محققان اظهار داشتند: «نبود سیگنال [OIII] نشان‌دهنده محیط میان‌ستاره‌ای تقریباً دست‌نخورده و کم‌فلز AMORE6 است.» این کهکشان دارای جرم ستاره‌ای کم و ساختاری بسیار فشرده است؛ ویژگی‌هایی که حاکی از شکل‌گیری ستارگان عظیم در محیطی تقریباً دست‌نخورده است.

اهمیت شناسایی این کهکشان

وجود کهکشانی با این ویژگی‌ها، تقریباً یک میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ، می‌تواند اعتبار نظریه بیگ‌بنگ را به شدت تقویت کند. محققان می‌گویند: «یافتن کهکشان تقریباً دست‌نخورده‌ای مانند AMORE6، نزدیک به یک میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ، شگفت‌آور است و احتمال وجود بیگ‌بنگ را تأیید می‌کند.» با این حال، برای تأیید قطعی این کشف و بررسی جزئیات دقیق‌تر، مطالعات بیشتری مورد نیاز است.