آیا تا به حال به بازوهای مارپیچی و زیبای یک کهکشان نگریستهاید و به منشأ آن فکر کردهاید؟ به نظر میرسد دوران جوانی آنها هیچ شباهتی به نظم امروزیشان نداشته است. یک مطالعه جدید و پیشگامانه با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) نشان میدهد که کهکشانها در جهان اولیه، متلاطم، آشفته و بسیار نامنظمتر از ساختارهای زیبایی بودند که امروز میبینیم. 🔭
تصور کنید در زمان به عقب سفر کرده و به تنها ۸۰۰ میلیون تا ۱.۵ میلیارد سال پس از بیگ بنگ نگاه میکنید. تیمی به رهبری لولا دانهایو در دانشگاه کمبریج دقیقاً همین کار را انجام داد و ۲۱۳ کهکشان ستارهساز از این دوران اولیه را مشاهده کرد. یافتههای آنها تصویر ما از یک طلوع کیهانی آرام را به کلی دگرگون کرد. به جای دیسکهای چرخان و مسطح، بیشتر این کهکشانهای جوان «پفکرده» بودند و گاز در آنها با آشفتگی دیوانهواری حرکت میکرد. هرچه یک کهکشان ستارههای بیشتری میساخت، آشفتهتر بود.
سپیدهدم دیسکها
خب، آنها چگونه این پدیده را مشاهده کردند؟ محققان از دوربین فروسرخ نزدیک جیمز وب (NIRCam) برای نقشهبرداری از طول موج خاصی از نور ساطع شده از گاز هیدروژن داغ استفاده کردند که نشانهای از ستارههای نوزاد است. این کار به آنها اجازه داد تا هم چرخش کهکشان و هم «پراکندگی سرعت» آن را اندازهگیری کنند؛ اصطلاحی برای حرکات آشفته و تصادفی که باعث پفکردگی کهکشان میشود. نتایج شگفتانگیز بود: در بیش از ۵۰ درصد کهکشانها، تلاطم کاملاً بر چرخش منظم غلبه داشت. تنها بخش کوچکی از آنها از پشتیبانی چرخشی کافی برای شروع تشکیل یک دیسک برخوردار بودند.
ساندرو تاکلا، یکی از نویسندگان این مقاله، توضیح میدهد: «ما اکنون در حال مشاهده مرحله گذار هستیم؛ سپیدهدم ظهور دیسکهای منظم از دل سیستمهای متلاطم و تودهای.» این همان حلقه گمشده بین اولین کهکشانهای جهان و کهکشانهای آرامتری است که چند میلیارد سال بعد در دوران «ظهر کیهانی»، یعنی اوج دوره ستارهزایی جهان، پدیدار شدند.
از آشوب به نظم
این تلاطم لزوماً چیز بدی نبود. اگرچه مانع از تشکیل دیسکهای منظم میشد، اما این آشفتگی احتمالاً توسط فرآیندهای ضروری برای رشد، مانند ادغام کهکشانها و هجوم عظیم گاز تازه که باعث انفجارهای شدید ستارهزایی میشد، تغذیه میشد. انرژی حاصل از همین ستارههای جدید—از طریق بادهای ستارهای قدرتمند و انفجارهای ابرنواختری—گاز را حتی بیشتر به هم میزد و یک چرخه خودتقویتشونده از رشد آشفته ایجاد میکرد.
درحالیکه پیش از این چند کهکشان دیسکی پرجرم و پایدار از آن دوران مشاهده شده بود، این مطالعه جدید و گستردهتر روی کهکشانهای کمجرم و «معمولیتر» تأیید میکند که آنها استثنا بودند، نه قاعده. دانهایو میگوید: «بیشتر کهکشانها در یک وضعیت آشفته از شکلگیری قرار دارند، که این بیشتر با آنچه انتظار داشتیم مطابقت دارد.»
سفر از این سیستمهای خشن و نامنظم به کهکشانهای مارپیچی زیبای جهان امروزی، داستانی از آرام گرفتن تدریجی در طول میلیاردها سال است. ستارهشناسان امیدوارند با ترکیب دید جیمز وب با دادههای تلسکوپهای دیگر مانند آلما (ALMA)، بتوانند کل این تکامل کیهانی را، از آغازهای آشفته تا مارپیچهای باشکوه، بازسازی کنند.
اطلاعات بیشتر از منبع اصلی: Sky & Telescope