داده‌های جدید وب: بسیاری از کهکشان‌های اولیه کشیده بودند، نه کروی!

محققان کلمبیا با تجزیه و تحلیل تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، دریافتند که کهکشان‌های جهان اولیه اغلب مانند نان باگت مسطح و کشیده‌ هستند و به ندرت مانند خمیر پیتزا گرد هستند.

بررسی داده‌های وب

ویراج پاندیا، نویسنده اصلی این مقاله جدید که قرار است در مجله Astrophysical منتشر شود، گفت:

«تقریباً 50 تا 80 درصد کهکشان‌هایی که ما مطالعه کردیم، در دو بعد مسطح هستند. به‌نظر می‌رسد کهکشان‌هایی که شبیه نان‌های بلند و نازک به نظر می‌رسند در کیهان اولیه بسیار رایج بوده‌اند. که جای تعجب دارد، زیرا در میان کهکشان‌های جهان کنونی غیرمعمول هستند.»

این تیم بر روی میدان وسیعی از تصاویر مادون قرمز نزدیک وب، تمرکز کردند و کهکشان‌هایی را که تخمین زده می‌شود از 600 میلیون تا 6 میلیارد سال قدمت داشته‌اند، کشف کردند.

درحالی‌که اکثر کهکشان‌های دور شبیه نان باگت هستند، بقیه کهکشان‌ها شبیه پای پیتزا و خمیر پیتزا هستند. به‌نظر می‌رسد که کهکشان‌های کروی شکل، کوچک‌ترین نوع کهکشان‌ها هستند و همچنین کمتر شناسایی شده‌اند.

کهکشان‌های کروی به بزرگی کهکشان‌های کشیده‌ در امتداد طولانی‌ترین محور خود هستند. آنها در جهان مجاور، که به دلیل انبساط مداوم جهان، از کهکشان‌های قدیمی‌تر و بالغ‌تر تشکیل شده‌اند، رایج‌تر هستند.

کهکشان ما نیز در گذشته کشیده‌ بود!

اگر بتوانیم ساعت را میلیاردها سال به عقب برگردانیم کهکشان راه شیری ما در کدام دسته قرار می‌گیرد؟ هاوون ژانگ گفت: «بهترین حدس ما این است که ممکن است بیشتر شبیه یک نان باگت باشد.»

این فرضیه تا حدی مبتنی‌بر شواهد جدید وب است. نظریه‌پردازان برای تخمین جرم کهکشان راه شیری در میلیاردها سال پیش، ساعت را به عقب برگردانده‌اند.

این کهکشان‌های دوردست نیز نسبت به مارپیچی‌ها و بیضوی‌های نزدیک جرم کمتری دارند. آنها پیش‌آهنگی برای کهکشان‌های پرجرم‌تر مانند کهکشان ما هستند. کارتیک اییر، یکی از نویسندگان و همکار ناسا در دانشگاه کلمبیا می‌گوید:

«در جهان اولیه، کهکشان ها زمان بسیار کمتری برای رشد داشتند. شناسایی دسته‌های اضافی برای کهکشان‌های اولیه هیجان‌انگیز است. اکنون چیزهای بیشتری برای تجزیه و تحلیل وجود دارد. اکنون می‌توانیم بررسی کنیم که شکل کهکشان‌ها چگونه به ظاهر آنها مرتبط است و نحوه شکل‌گیری آنها را با جزئیات بیشتر نشان می‌دهد.»

مارک کمپانی، دانشمند مؤسسه اخترفیزیک در جزایر قناری، توضیح داد: «هابل، تلسکوپ فضایی که در سال 1990 پرتاب شد و تا به امروز داده‌ها را جمع‌آوری کرد، کهکشان‌های مارپیچی را بیش از حد نشان داده است.»

اما محققان همچنان کنجکاو بودند: آیا با حساسیت تلسکوپ وب که در سال 2021 به فضا پرتاب شد، جزئیات بیشتر بهتر نشان داده می شود؟

کمپانی گفت: «وب تایید کرد که هابل هیچ ویژگی اضافی را در کهکشان‌هایی که هر دو مشاهده کرده‌اند از دست نداده است. به‌علاوه، وب بسیاری از کهکشان‌های دورتر را با شکل‌های مشابه به ما نشان داده‌ است، همه با جزئیات عالی.»

چرا کهکشان‌ها در گذشته کشیده‌ بودند؟

البته یک سوال این است که چرا کهکشان‌های اولیه تا این حد صاف و کشیده‌ بودند. پاندیا توضیح داد که یک فرضیه این است که جهان اولیه ممکن است مملو از رشته‌هایی از ماده تاریک بوده باشد که نوعی «پس‌زمینه اسکلتی» یا «بزرگراه کیهانی» را تشکیل می‌داد که گاز و ستاره‌ها در امتداد آن قرار می‌گرفتند.

این رشته‌ها هنوز وجود دارند، اما با انبساط کیهان، پراکنده‌تر شده‌اند، بنابراین کمتر احتمال دارد که تشکیل کهکشان‌های کشیده‌ شکل را ترویج کنند.

این مقاله «کهکشان‌هایی که موز می‌شوند» نامگذاری شد، که یکی دیگر از تشبیه‌های غذایی است که با نگاه کردن به داده‌ها در ذهن نویسندگان شکل گرفت. وقتی نویسندگان نسبت‌های کهکشان‌ها را در برابر طولانی‌ترین طول محورشان ترسیم کردند، دریافتند که نمودارهایی که ظاهر می‌شوند کاملاً شبیه موز هستند و شکل دراز و بیضی آن را منعکس می‌کند.

پاندیا گفت: «موز راه دیگری برای گفتن‌ این موضوع است که به‌نظر می‌رسد این کهکشان‌های ذاتاً دراز، کهکشان‌های غالب در 4 میلیارد سال اول کیهان هستند.»

هنوز شکاف هایی در دانش ما وجود دارد. محققان نه تنها برای اصلاح بیشتر خواص و مکان‌های دقیق کهکشان‌های دور به حجم بزرگ‌تری از نمونه‎‌های وب نیاز دارند، بلکه باید زمان زیادی را صرف اصلاح و به‌روزرسانی مدل‌های خود کنند تا هندسه‌های دقیق کهکشان‌های دور را بهتر منعکس کنند.

الیزابت مک گراث، دانشیار کالج کولبی در واترویل، می‌گوید: «این اطلاعات نتایج اولیه هستند. ما باید عمیق‌تر در داده‌ها کاوش کنیم تا بفهمیم چه اتفاقی درحال رخ دادن‌ است، اما ما درمورد این روندهای اولیه بسیار هیجان‌زده هستیم.»