مروری بر محتوای خبر
نویسنده: اریک رالز | منبع: Earth.com
در یک بررسی عمیق از جهان، ستارهشناسان موفق به ثبت لحظهای کمیاب شدند؛ زمانی که برخی کهکشانهای جوان برای نخستین بار فوران بزرگی از تولد ستارهها را آغاز کردند. این نگاه به گذشته کیهانی، لحظهای را نشان میدهد که ساختارهایی مشابه با کهکشان راه شیری ما شکل گرفته و درخشیدن را آغاز کردند.
این کشف دریچهای نو به فرایند رشد کهکشانها میگشاید؛ از ابرهایی کمنور تا مارپیچهای باشکوهی که امروزه آسمان را میآرایند.
پژوهشگران دانشگاه راتگرز نیو برانزویک به همراه شرکای بینالمللی، کلاس منحصربهفردی از اجرام باستانی به نام گسیلکنندههای لایمن-آلفا (LAEs) را بررسی کردند. این اجرام حدود ۱۲ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارند و متعلق به دورهای معروف به «ظهر کیهانی» هستند.
تیم تحقیقاتی با ترکیب تصاویر تخصصی بهدستآمده از پروژهی نقشهبرداری ODIN ــ که با دوربین انرژی تاریک در شیلی ثبت شدهاند ــ و ابزارهای یادگیری ماشینی، موفق شدند جزئیات دقیقی از تاریخچه شکلگیری این کهکشانها را استخراج کنند.
درخشش کهکشانها با تولد ستارگان جوان
گسیلکنندههای لایمن-آلفا به این دلیل درخشان هستند که ستارههای جوان و داغ درون آنها، حجم عظیمی از پرتو فرابنفش منتشر میکنند. با انبساط جهان، این پرتوها کشیده میشوند و به طولموج قابلمشاهده «لایمن آلفا» تبدیل میشوند و باعث میشوند این اجرام به عنوان فانوسهایی در آسمان ظاهر شوند.
به گفته نیکول فایراستون، پژوهشگر ارشد این مطالعه:
«گسیلکنندههای لایمن-آلفا پیشزمینههای کهکشانهایی هستند که امروزه مشابه کهکشان راه شیریاند. اکنون که زمان آغاز تشکیل ستارگان آنها را میدانیم، داستان پیدایش کهکشان خودمان را کشف کردهایم.»
نقطه آغاز کهکشانها
این پروژه بر پایه پژوهشهای پیشین پروفسور اریک گاویزر بنا شده است که نشان داده بود LAEs در نهایت به کهکشانهایی شبیه راه شیری تبدیل میشوند. اما یک پرسش بیپاسخ باقی مانده بود:
آیا ستارهشناسان باید حتی عمیقتر به گذشته نگاه کنند تا لحظه آغازین این کهکشانها را بیابند؟
پروفسور گاویزر میگوید:
«تا کنون مشخص نبود که آیا به اندازه کافی به عقب نگاه کردهایم یا نه. حالا میدانیم پاسخ مثبت است.»
رمزگشایی نور کیهانی با هوش مصنوعی
دانشمندان با استفاده از مشاهدات باریکباند ODIN در یکصد درجه مربع از آسمان جنوبی، موفق به جداسازی LAEs از سایر اجرام شدند. این اجرام تنها در یک طول موج مشخص درخشانتر از سایر طولموجها هستند، و همین ویژگی آنها را قابل شناسایی میکند.
سپس، الگوریتمی که توسط گاویزر و دانشجوی پیشین او، کارتیک آیر، توسعه یافته بود، مورد استفاده قرار گرفت تا فرایند شکلگیری ستارگان در هر کهکشان بازسازی شود.
به گفته فایراستون:
«برای اولینبار، بهطور قطعی نشان دادیم که بیشتر LAEs در زمان مشاهده، نخستین فوران ستارهسازی خود را تجربه میکنند و تنها ستارگان بسیار جوان دارند.»
نخستین مراحل راه شیری
دوره ظهر کیهانی حدود ۲ تا ۳ میلیارد سال پس از بیگ بنگ را در بر میگیرد؛ زمانی که شکلگیری کهکشانها به اوج خود رسید.
با تمرکز بر این بازه زمانی، پژوهشگران موفق شدند LAEs را در لحظهای ثبت کنند که گازهای اولیه درون آنها به ستارگان اولیه تبدیل میشوند. تجزیهوتحلیلها نشان میدهد که ۹۵ درصد از نمونههای بررسیشده، در اوج فعالیت ستارهزایی هستند. این دادهها نشان میدهد که کهکشان راه شیری نیز در همین بازه زمانی شکل گرفته و شروع به درخشیدن کرده است.
چگونگی آغاز شکلگیری کهکشانها
اثبات جوانبودن LAEs به یکی از سؤالات بنیادین در کیهانشناسی پاسخ میدهد. اگر این کهکشانها اجرامی قدیمی بودند که مجدداً فعال شدهاند، نور آنها داستان متفاوتی از چگونگی شکلگیری کهکشانهای مارپیچی و دوام گاز ستارهساز بازگو میکرد.
تایید جوانبودن آنها نظریههای موجود در خصوص گردآوری ماده، نرخ رشد کهکشانها و زمانبندی تثبیت ساختارهای کهکشانی را محدود و مشخصتر میکند.
گاویزر در ادامه افزود:
«این کشف به ما کمک میکند که بفهمیم کهکشان راه شیری در زمان آغاز ستارهزایی چگونه بوده است.»
نقشهای برای تلسکوپهای آینده
دستاورد دانشگاه راتگرز درست در زمانی منتشر شده که تلسکوپ جیمز وب در حال مشاهده اجرام کمنورتر و دورتر است. دید فروسرخ جیمز وب میتواند درختتبار LAEs را تا سپیدهدم کیهان گسترش دهد.
با مقایسه نرخهای ستارهزایی در دورههای مختلف، ستارهشناسان امیدوارند که سیر تحول کامل از جرقههای اولیه کیهان تا بازوهای مارپیچی امروزی را ترسیم کنند.
گسترش فهرست ستارگان
علاوه بر جیمز وب، نقشهبرداریهای زمینی همچون پروژه رصدخانه ورا سی. روبین نیز اطلاعات بیشتری درباره رنگ، حرکت و ترکیب شیمیایی LAEs فراهم خواهد کرد.
این دادههای تازه، مدلهای چگونگی سرد شدن گازها، غنیسازی نسلهای جدید ستارگان با فلزات و ادغام کهکشانهای کوچک را دقیقتر میسازد.
روشهای یادگیری ماشینی مشابه آنچه در گروه راتگرز توسعه یافت، برای پردازش این حجم عظیم دادهها حیاتی خواهد بود.
چشماندازی برای کیهان فردا
در حال حاضر، این مطالعه نقطه عطفی مهم محسوب میشود. پژوهشگران با ثبت لحظهای که LAEs درخشش خود را آغاز کردهاند، توانستند دورهای را شناسایی کنند که کهکشانهایی مانند راه شیری شکل گرفته و شروع به تابیدن کردهاند.
این بینش جدید، جدولزمانی تحول کهکشانها را بازنویسی کرده، مدلهای کیهانشناسی را دقیقتر ساخته و بنیانی نو برای کاوشهای آینده ایجاد میکند.
همزمان با پیشرفت ابزارهای رصدی و هوش مصنوعی، روشناییهای کمفروغ ظهر کیهانی همچنان فصلهای آغازین هستی را روشنتر خواهند کرد و ما را به درک کاملتری از چگونگی پیدایش هر ستاره، سیاره و گوشهای از آسمان رهنمون میسازند.
منبع: Earth.com
