دانشمندان دورترین کهکشان را کشف کردند

7 آوریل 2022 -توسط مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان -HD1، شی به رنگ قرمز، در مرکز یک تصویر بزرگنمایی ظاهر می شود. اعتبار Harikane و همکاران.

یک تیم بین المللی از ستاره شناسان، از جمله محققان در مرکز اخترفیزیک  دانشگاه هاروارد و اسمیتسونین دورترین جرم نجومی را مشاهده کرده اندکه یک کهکشان است.

این کهکشان با نام HD1 حدود 13.5 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد و در مجله Astrophysical شرح داده شده است. در مقاله ای که در مجله نامه های انجمن سلطنتی نجوم منتشر شده است، دانشمندان شروع به حدس و گمان دقیق این کهکشان کرده اند.

این تیم دو ایده پیشنهاد می‌کند: HD1 ممکن است با سرعت شگفت‌انگیزی ستاره‌ها را تشکیل دهد و احتمالاً حتی خانه ستارگان جمعیت III، اولین ستارگان جهان است – که تاکنون هرگز مشاهده نشده‌اند. از طرف دیگر، HD1 ممکن است حاوی یک سیاهچاله بسیار پرجرم با جرمی حدود 100 میلیون برابر خورشید ما باشد.

فابیو پاکوچی، نویسنده اصلی مطالعه MNRAS، و ستاره شناس مرکز اخترفیزیک می گوید: «پاسخ به سؤالاتی در مورد ماهیت یک منبع تا این حد می تواند چالش برانگیز باشد. “مثل حدس زدن ملیت یک کشتی از روی پرچمی است که برافراشته است، در حالی که از ساحل دور است، با کشتی در وسط تند باد و مه غلیظ. شاید بتوان برخی رنگ ها و اشکال پرچم را دید، اما نه به طور کامل. این در نهایت یک بازی طولانی تحلیل و حذف سناریوهای غیرقابل قبول است.”

HD1 در نور ماوراء بنفش بسیار روشن است. برای توضیح این موضوع، پاکوچی می‌گوید: «برخی فرآیندهای انرژی در آنجا اتفاق می‌افتند یا بهتر است بگوییم میلیاردها سال پیش رخ داده‌اند.

در ابتدا، محققان تصور کردند که HD1 یک کهکشان ستاره‌بار استاندارد است، کهکشانی که با سرعت بالایی ستاره‌ها را ایجاد می‌کند. اما پس از محاسبه تعداد ستاره هایی که HD1 تولید می کرد، آنها به “نرخ باورنکردنی دست یافتند . HD1 هر سال بیش از 100 ستاره تشکیل می داد. این حداقل 10 برابر بیشتر از آن چیزی است که ما برای این کهکشان ها انتظار داریم.”

این زمانی بود که تیم شروع به شک کرد که HD1 ممکن است ستاره های عادی و روزمره را تشکیل ندهد.

پاکوچی می گوید: اولین جمعیت ستارگانی که در کیهان شکل گرفتند، پرجرم تر، درخشان تر و داغ تر از ستارگان مدرن بودند. اگر فرض کنیم ستارگان تولید شده در HD1 اولین ستارگان یاجمعیت III هستند، می‌توان ویژگی‌های آن را راحت‌تر توضیح داد. در واقع، ستارگان جمعیت III قادر به تولید نور UV بیشتری نسبت به ستارگان عادی هستند، که می‌تواند افراطی را روشن کند.

با این حال، یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم می‌تواند درخشندگی فوق‌العاده HD1 را نیز توضیح دهد. همانطور که مقدار زیادی گاز را می بلعد، فوتون های انرژی بالا ممکن است از ناحیه اطراف سیاهچاله ساطع شوند.

اگر اینطور باشد، این سیاهچاله با فاصله بسیار زیاد، اولین سیاهچاله کلان پرجرم شناخته شده برای بشر است که در مقایسه با رکورددار کنونی، در زمان بسیار نزدیکتر به انفجار بزرگ مشاهده شده است.

آوی لوب، ستاره شناس مرکز اخترفیزیک و یکی از نویسندگان مطالعه MNRAS می گوید HD1 نشان دهنده یک نوزاد غول پیکر در اتاق زایمان کیهان اولیه است. این رکورد بالاترین انتقال اختروش به سرخ را تقریباً دو برابر می کند که یک شاهکار قابل توجه است.

HD1 پس از بیش از 1200 ساعت رصد با تلسکوپ سوبارو، تلسکوپ VISTA، تلسکوپ مادون قرمز بریتانیا و تلسکوپ فضایی اسپیتزر کشف شد.

Yuichi Harikane، ستاره شناس دانشگاه توکیو که این کهکشان را کشف کرده است، می گوید: «پیدا کردن HD1 از بین بیش از 700000 جرم، کار بسیار سختی بود. رنگ قرمز HD1 به طرز شگفت‌آوری با ویژگی‌های مورد انتظار یک کهکشان در فاصله 13.5 میلیارد سال نوری از ما تطابق داشت.

این تیم سپس مشاهدات بعدی را با استفاده از آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA) انجام داد تا فاصله‌ای را که ۱۰۰ میلیون سال نوری دورتر از GN-z11، رکورددار کنونی دورترین کهکشان، فاصله دارد، تأیید کند.

با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، تیم تحقیقاتی به زودی یک بار دیگر HD1 را رصد خواهند کرد تا فاصله آن از زمین را بررسی کنند. اگر محاسبات فعلی درست باشد، HD1 دورترین و قدیمی ترین کهکشانی خواهد بود که تاکنون ثبت شده است.

همین مشاهدات به تیم این امکان را می‌دهد تا هویت HD1 را عمیق‌تر کند و صحت یکی از تئوری‌هایشان را تأیید کند.

لوب می‌گوید: چند صد میلیون سال پس از انفجار بزرگ، یک سیاه‌چاله در HD1 باید با سرعتی بی‌سابقه از دانه‌ای عظیم رشد کرده باشد. بار دیگر، به نظر می رسد که طبیعت از ما تخیلی تر است.