شهر انفجار بزرگ: کهکشانی باستانی که ۱۰۰ برابر کوچکتر از راه شیری است، ۱۰۰۰ برابر سریعتر رشد می‌کند
ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) ساختهٔ ناسا/ESA، مشاهده‌ای بی‌نظیر از کهکشانی انجام داده‌اند که فقط ۷۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ وجود داشته و الگویی از رشد «از داخل به بیرون» را نشان می‌دهد.
این کهکشان در جهان اولیه، اگرچه صد برابر کوچکتر از راه شیری است، تراز شگفت‌آوری را نشان می‌دهد. حاشیه‌های آن دارای هسته‌ای متراکم از ستاره‌ها و تشکیل فعال ستاره‌ای است.
این پدیده نشانهٔ اولین نمونهٔ ثبت‌شده از رشد کهکشانی از داخل به بیرون است و این کشف فقط با توانایی‌های بی‌سابقهٔ وب ممکن شده‌است.
مثل یک شهر پرجنب و جوش با مرکز شهری چگال و حومه‌های گسترده، این کهکشان در مرکز خود متراکم است، جایی که بیشتر ستاره‌هایش به طور تنگاتنگی متمرکز شده‌اند، در حالی که ستاره‌های جدید‌تر با سرعت بیشتری در نواحی خارجی تشکیل می‌شوند.
شهر ستاره‌ها؟
این فرآیند تشکیل ستاره در مناطق خارجی نشان می‌دهد که کهکشان در حال گسترش است. این یافته‌ها بخشی از مطالعات پیشرفتهٔ استردمان اجرام کهکشانی (JADES) است که دیدگاه‌های جدیدی را دربارهٔ چگونگی رشد و تکامل کهکشان‌ها در آغاز عمر جهان ارائه می‌دهد و به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد ابعاد جدیدی از تاریخ کیهانی را کاوش کنند.
در حالی که این مشاهده تنها یک لحظه را به تصویر می‌کشد، پژوهشگران به رهبری تیمی از دانشگاه کمبریج باور دارند که مطالعه کهکشان‌های مشابه می‌تواند فاش کند که چگونه این ساختارهای آسمانی از ابرهای گازی ساده به کهکشان‌های پیچیده‌ای که امروز مشاهده می‌کنیم، تکامل یافته‌اند.
«پرسش از چگونگی تکامل کهکشان‌ها در طول زمان کیهانی، یک سؤال مهم در اخترفیزیک است»، گفت نویسندهٔ هم‌رهبری سندرو تاچلا از آزمایشگاه کاوندیش کمبریج. «ما داده‌های زیادی برای ده میلیون سال آخر و برای کهکشان‌های موجود در گوشهٔ جهان خود داریم، اما اکنون با وب، می‌توانیم داده‌های مشاهداتی مربوط به میلیاردها سال پیش را به‌دست آوریم، اولین میلیارد سال از تاریخ کیهانی، که همهٔ انواع سؤالات جدید را می‌گشاید.»
دکتر تاچلا رشد کهکشان‌ها را به یک اسکیت باز چرخان تشبیه کرد: همان‌طور که گاز از فواصل دور به داخل کشیده می‌شود، کهکشان سریعتر می‌چرخد و اغلب منجر به تشکیل اشکال مارپیچ یا دیسکی می‌شود.
این کهکشان، اگرچه جوان است، دارای هسته‌ای بسیار چگال شبیه به کهکشان‌های بیضوی عظیم امروزی است، که به‌طور معمول ۱۰۰۰ برابر بیشتر ستاره دارند. جالب اینکه، بیشتر تشکیل ستاره‌ها در هسته رخ نمی‌دهد، بلکه در حاشیه‌ها، جایی که گروهی از ستاره‌ها به‌سرعت در حال شکل‌گیری هستند. الگوی رشدی که این‌جا مشاهده شده‌است، قبلاً توسط مدل‌های نظری پیش‌بینی شده بود، اما این اولین بار است که دانشمندان توانسته‌اند آن را مستقیم مشاهده کنند.
دوبرابر کردن جرم در ۱۰ میلیون سال
با استفاده از فناوری پیشرفتهٔ JWST ، محققان نور ساطع‌شده از کهکشان را در طول‌موج‌های مختلف تحلیل کردند تا سن ستاره‌ها، جرم‌هایشان و نرخ تشکیل ستاره‌ها را برآورد کنند. به دلیل تراکم کهکشان، تصاویر باید به دقت مدل‌سازی می‌شدند تا از احتمال تداخل‌های ناشی از ابزار جلوگیری شود.
با در نظر گرفتن مدل‌هایی از جمعیت‌های ستاره‌ای، انتشار گاز و جذب گردوغبار، آنها دریافتند که ستاره‌های قدیمی‌تر در هسته متمرکز هستند، در حالی که صفحهٔ احاطه‌کننده با شدت بیشتری ستاره‌های جدید را تشکیل می‌دهد. به‌طور شگفت‌انگیزی، این کهکشان جرم ستاره‌ای خود را در حاشیه‌ها تقریباً هر ۱۰ میلیون سال دوبرابر می‌کند—نرخی که به‌طور قابل توجهی سریعتر از راه شیری است که ۱۰ میلیارد سال طول می‌کشد تا همان جرم دوبرابر شود.
هستهٔ متراکم و تشکیل سریع ستاره نشان می‌دهد که این کهکشان از گاز لازم برای تغذیهٔ رشد خود غنی است. این می‌تواند نشان دهد که شرایط در جهان اولیه به‌طور قابل توجهی با آنچه امروز مشاهده می‌کنیم، متفاوت بود و منابع فراوانی برای چنین تشکیل سریع ستاره فراهم می‌کرد.
با وجود اهمیت این کشف، تاچلا نیاز به مطالعهٔ بیشتر را تأکید کرد: «البته، این تنها یک کهکشان است، بنابراین نیاز داریم بدانیم که دیگر کهکشان‌ها در آن زمان چه می‌کردند. آیا همهٔ کهکشان‌ها مانند این بودند؟ ما اکنون در حال تحلیل داده‌های مشابه از کهکشان‌های دیگر هستیم . با نگاه به کهکشان‌های مختلف در سراسر زمان کیهانی، شاید بتوانیم چرخهٔ رشد را بازسازی کنیم و نشان دهیم که چگونه کهکشان‌ها به اندازهٔ نهایی خود امروز می‌رسند.»
این کشف گامی مهم به جلو در درک ما از چگونگی شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها در جهان اولیه است. با در دسترس قرار گرفتن داده‌های بیشتر از JWST ، ستاره‌شناسان امیدوارند به کشف رازهای رشد کهکشانی و نیروهایی که نخستین ستاره‌ها و ساختارهای جهان را شکل داده‌اند، ادامه دهند.
نتایج در مجله نجوم طبیعی گزارش شده است.
