پژوهشگران موفق شدهاند در نقشهبرداری جدیدی از عالم، 22 نمونه از اولین کهکشانهای عالم را کشف کنند. یکی از آنها در زمان 787 میلیون سال پساز مهبانگ ثبت شده است.
یافتن چنین کهکشانهای جوان و دوردستی میتواند به آشکار کردن شرایط عالم در سنین نوزادی کمک کند. اخترشناسان توانستهاند با استفاده از فناوریهای جدید، اطلاعات بیشتری را از دوران بازیونیزاسیون بدست آورند. این دوران، دورترین زمانی است که میتوان نوری از آنها دریافت کرد.
نخستین پرتوهای عالم
اما چهارصدهزار سال پس از مهبانگ، دمای عالم پایین آمد، الکترونها و پروتونها به یکدیگر پیوستند تا سادهترین اتمهای عالم یعنی هیدروژن خنثی را تشکیل دهند، تیرگی برطرف شد و اولین پرتوها در عالم منتشر شد. این پرتوها امروز بهشکل تابش زمینه کیهانی از سراسر عالم به سوی ما میرسد.
قبل از یک میلیارد سالگی عالم، گازهای هیدروژن خنثی، ستارگان را در نخستین کهکشانها بهوجود آوردند. پرتوهای منتشرشده از این ستارگان سبب شد گازهای هیدروژن یونیزه شوند و الکترونهایشان را از دست بدهند. به همین دلیل است که پژوهشگران، این زمان را دوره بازیونیزاسیون مینامند.
شواهد موجود نشان میدهد که دوران بازیونیزاسیون در سن یک میلیارد سالگی عالم به پایان رسیده، اما دقیقا مشخص نیست که این دوران چهوقت شروع شده است؛ به عبارت دیگر، کسی نمیداند که نخستین ستارگان و کهکشانها در چه زمانی روشن شدند. همچنین مشخص نیست که آیا دوران بازیونیزاسیون بهتدریج آغاز شد یا همهچیز ناگهان اتفاق افتاد.
کهکشانهایی که مجو میشوند
اما چطور میتوان این اجرام را پیدا کرد؟ ماسامی اوچی که با کمک همکاران در رصدخانههای کارنگی موفق شده است این 22 کهکشان نخستین را پیدا کنند؛ میگوید: «ما به دنبال کهکشانهایی هستیم که ناگهان در تصاویر پدیدار میشوند. ما از هدف مورد نظر در فیلترهای مختلف عکسبرداری میکنیم و بهتدریج از فیلترهای قرمزتری استفاده میکنیم که طولموجهای بلندتری از نور را عبور میدهند. سپس بررسی میکنیم که کهکشانها در کدام فیلترها ناپدید میشوند. طولموج متناظر با فیلتری که تصویر در آنجا محو میشود، میتواند فاصله و عمر آن کهکشان را تعیین کند».
اوچی و همکارانش در پروژه خود، مساحتی یکصد بار وسیعتر از مطالعات پیشین را بررسی کردند و توانستند نمونههای کهکشانی بسیار بیشتری را تحلیل کنند. آنها برای گردآوری اطلاعات خود به مدت 3 سال (2006 تا 2009 / 1385 تا 1388) از دوربین دید گسترده تلسکوپ 8.3 متری سوبارو در هاوایی استفاده کردند. این اجرام، بهقدری دور هستند که نورشان در محدوده فروسرخ به ما میرسد و بهشکل نقاطی سرخرنگ در این تصاویر ثبت شدهاند.
اوچی و گروهش با مقایسه نتایج خود با دیگر مقالات، نرخ تولد ستارگان را باتوجه به چگالی و روشنایی کهکشانها حساب کردند و متوجه شدند که این مقدار در بازه زمانی 800میلیون تا یک میلیارد سال پساز مهبانگ، بهشدت پایینتر از دوران پس از یک میلیارد سال بعد از مهبانگ بود. این بدان معنی است که نرخ بازیونیزاسیون در جهان آغازین بسیار پایین بوده است. این درحالی است که پیشاز این، نتایج بدست آمده از ماهواره تحلیل تابش زمینه کیهانی ناسا، WMAP نشان داده بود که بازیونیزاسیون دیرتر از ششصدمیلیون سال پس از مهبانگ آغاز نشده است. اینکه این تناقض را چطور باید حل کرد، نیازمند بررسیهای بیشتر است.
مقاله اوچی و همکارانش در مجلد نوامبر / آذر آستروفیزیکال ژورنال منتشر خواهد شد.
