نگاه عمیق تلسکوپ «جیمزوب» به نخستین روزهای جهان

به گزارش گروه دانش و فناوری، ستاره‌شناسان از تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) برای ترسیم تاریخچه ستارگان در یک کهکشان کوتوله کم جرم که شبیه کهکشان‌هایی است که کیهان اولیه را پر کرده‌اند، استفاده کردند. این پژوهش می‌تواند به درک بهتر چگونگی تغییر نرخ‌های تشکیل ستارگان در حدود ۱۳ میلیارد سال گذشته از زمان شروع جهان کمک کند.

پژوهشگران به رهبری کریستن مک کوئین(Kristen McQuinn)، ستاره‌شناس دانشگاه راتگرز-نیوبرانزویک، با کمک جیمز وب بر روی کهکشان Wolf-Lundmark-Melotte به اختصار WLM بزرگنمایی کردند تا دقیق‌ترین تصویر را از این قلمرو منزوی در کیهان بدست آورند.

WLM که همسایه کهکشان راه شیری است، در لبه گروه محلی کهکشان ما در فاصله حدود سه میلیون سال نوری از ما قرار دارد. این کهکشان به طور فعال در حال تشکیل ستارگان است و همچنین میزبان ستارگان باستانی است که تصور می‌شود حدود ۱۳ میلیارد سال پیش، تنها حدود ۸۰۰ میلیون سال پس از وقوع مه‌بانگ، شکل گرفته‌اند.

از آنجایی که تصور می‌شود کهکشان‌های کم جرمی مانند این بر کیهان اولیه تسلط داشته‌اند، این کهکشان‌ها برای پژوهشگرانی مانند مک‌کوین که قصد مطالعه سرعت تشکیل ستاره‌های اولیه را دارند، یک گزینه عالی است.

مک کوین می‌گوید: با نگاه عمیق و بسیار واضح، به طور موثری توانستیم به گذشته برگردیم. ما اساسا در حال انجام نوعی حفاری باستان‌شناسی برای یافتن ستارگان بسیار کم جرمی هستیم که در اوایل تاریخ کیهان شکل گرفته‌اند.

قدرت رصدی جیمز وب در نهایت به اخترشناسان اجازه داده است تا روی این کهکشان‌های کم‌نور بزرگنمایی کنند.

مطالعه کهکشان‌های کوچک دارای پاداش‌های علمی بزرگی است

کهکشان‌های کم جرم مانند WLM کم نور و در سراسر آسمان پراکنده هستند و اکثر کهکشان‌های گروه محلی راه شیری را تشکیل می‌دهند. با این حال، WLM در گروه محلی دمبل‌شکل موقعیت ممتازی دارد، زیرا حضور در لبه این تجمع، آن را منزوی نگه داشته و از نفوذ گرانشی دیگر کهکشان‌ها و تخریب جمعیت ستاره‌ای آن جلوگیری کرده است.

علاوه بر این WLM که یک سیستم پویا و پیچیده مملو از گاز و غبار است به یک هدف جذاب برای ستاره‌شناسان تبدیل شده است.

برای تعیین تاریخچه شکل‌گیری ستارگان WLM و سرعت تولد ستاره‌ها در دوره‌های مختلف، جیمز وب روی بخش‌هایی از آسمان که با WLM مطابقت دارد و صدها هزار ستاره واحد را شامل می‌شود، بزرگنمایی کرد. پژوهشگران سپس رنگ و روشنایی این ستارگان را برای تعیین سن آنها اندازه‌گیری کردند.

مک‌کوین می‌گوید: ما می‌توانیم از آنچه در مورد تکامل ستاره‌ها می‌دانیم و آنچه این رنگ‌ها و روشنایی‌ها نشان می‌دهند برای دریافت سن ستارگان کهکشان استفاده کنیم.

او و همکارانش برای در اختیار گرفتن داده‌های جیمز وب به خوشه محاسباتی با عملکرد بالا آمارل(Amarel) که توسط دفتر محاسبات تحقیقات پیشرفته راتگرز مدیریت می‌شود، روی آوردند. این به آنها اجازه داد تا ستارگان سنین مختلف را بشمارند و در نتیجه میزان تولد ستارگان را در طول تاریخ کیهان ترسیم کنند.

مک کوین می‌گوید: آن چه که در نهایت به آن دست می‌یابید این است که این ساختاری که به آن نگاه می‌کنید چقدر قدیمی است.

فراز و فرود تولد ستاره

محققان مشاهده کردند که تولید ستارگان بر اساس داده‌ها فروکش می‌کند و جریان می‌یابد، و WLM بیشترین ستاره‌ها را در یک دوره سه میلیارد ساله تولید می‌کند که بین دو تا چهار میلیارد سال پس از مه‌بانگ آغاز شده است.

این تشکیل ستاره قبل از شروع مجدد متوقف شد. مک کوین این توقف را به شرایط خاص جهان اولیه نسبت می‌دهد.

او می‌گوید: جهان در آن زمان واقعا داغ بود. ما فکر می‌کنیم که دمای جهان گاز این کهکشان را گرم کرد و شکل‌گیری ستاره‌ها را برای مدتی خاموش کرد. دوره سرد شدن چند میلیارد سال به طول انجامید و سپس تشکیل ستاره دوباره ادامه یافت.

علاوه بر این، مک‌کوین فکر می‌کند که تلاش محاسباتی اصلی خوشه محاسباتی با عملکرد بالا آمارل، در کالیبره کردن و پردازش داده‌های جیمز وب برای رسیدن به این نتایج، نشان دهنده چندین روش پردازش است که می‌تواند برای جامعه علمی گسترده‌تر مفید باشد.

تحقیقات این گروه در مجله Astrophysical منتشر شده است.

انتهای پیام