تلسکوپ فضایی جیمز وب کهکشانهایی بسیار قدیمی را رصد کرده است که تاکنون مشاهده نشده بودند .
دو مطالعه جدید گزارش میدهند که ستارهشناسان اکنون مطمئن هستند که نور این کهکشانها بیش از ۱۳.۴ میلیارد سال قبل به سمت زمین حرکت کرده است. نتایج نشان دهندهی آن است که این کهکشانها در زمانی کمتر از ۳۵۰ میلیون سال قبل در کیهان ساکن بودهاند و این ظهور سریع اولین نسل از کهکشانها را نشان میدهد.
اما کرتیس لیک (Emma Curtis-Lake)، یکی از نویسندگان این مطالعات جدید و یک ستارهشناس در دانشگاه هرتفوردشایر (Hertfordshire) انگلستان میگوید: این بسیار مهم بود که ثابت کنیم این کهکشانها در واقع در جهان اولیه زندگی میکردهاند. این امکان وجود دارد که کهکشانهای نزدیک (به اشتباه) به عنوان کهکشانهای بسیار دور در نظر گرفته شوند. طیف آنها همانطور که امیدوار بودیم، مشاهده شد و این تایید میکند که این کهکشانها در لبهی دید ما قرار دارند یعنی کمی دورتر از آن چه که هابل میتوانست رصد کند! این یک دستاورد فوقالعاده هیجان انگیز برای ماموریت ما است.
این کشف، توانایی جیمز وب را برای انجام یکی از مهمترین وظایفش یعنی مطالعه جهان اولیه از طریق نوری که سالهای درازی در راه بوده و انبساط جهان طول موج آن را افزایش داده، تایید میکند. انبساط نور، «انتقال به سرخ» نامیده میشود. هرچه نور بیشتر حرکت کند، انبساط جهان، نور را به سمت انتهای سرخ طیف الکترومغناطیسی میبرد. این بدان معناست که انتقال به سرخ میتواند برای اندازهگیری فاصله، مورد استفاده قرار گیرد و کهکشانهای اولیه باید دارای نوری باشند که انتقال شدید قرمز را نشان میدهد و نور آنها تا محدوده مادون قرمز کشیده شده باشد. بررسی این مورد تخصص جیمز وب است.
تاکنون، این تلسکوپ چندین کهکشان با انتقال بسیار زیاد سرخ را شناسایی کرده است، اما این مشاهدات باید با استفاده از طیفسنجی تایید شوند.
طیفسنجی میتواند برای ایجاد تمایز میان کهکشانهای اولیه و کهکشانهای نزدیکتر و امروزیتر که ممکن است ویژگیهای مشابهی داشته باشند، استفاده شود. طیفسنجی میتواند اثر انگشت عناصر خاص را شناسایی کند.
کهکشانهای اولیه عمدتا از هیدروژن و هلیوم تشکیل شدهاند و فاقد عناصر سنگینتری مانند اکسیژن، نیتروژن و کربن هستند. این به این دلیل است که این عناصر سنگین توسط ستارهها و از طریق همجوشی هستهای تشکیل میشوند و پس از مرگ ستاره و انفجار تبدیل شدن آن به ابرنواختر در فضا پراکنده میشوند.
تجزیه و تحلیل محققان از دادههای جمعآوریشده از دوربین مادون قرمز نزدیک (NIRCam) و دستگاه طیفنگار فروسرخ نزدیک جیمز وب به آنها اجازه داد تا تعیین کنند که چهار کهکشان با نامهای JADES-GS-z ۱۰-۰، JADES-GS-z ۱۱-۰، JADES-GS-z ۱۲-۰ و JADES-GS-z ۱۳-۰ در واقع دارای انتقال شدید سرخ هستند.
آنها به این نتیجه رسیدند، از آنجا که طیفهای این کهکشانها فاقد نشانههای گویای عناصر سنگین مانند کربن هستند، این بدان معناست که جیمز وب آنها را مشابه زمانی میبیند که کیهان تنها ۳۰۰ تا ۵۰۰ میلیون سال سن داشت. جهان در حال حاضر حدود ۱۳.۸ میلیارد سال سن دارد.
برانت رابرتسون (Brant Robertson)، یکی از نویسندگان و عضو گروه علمی دوربین مادون قرمز نزدیک جیمز وب، در بیانیهای گفت: برای اولین بار، ما کهکشانها را تنها ۳۵۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ رصد کردهایم و میتوانیم از فواصل فوق العادهی آنها کاملا مطمئن باشیم. پیدا کردن این کهکشانهای اولیه در چنین تصاویر خیره کننده زیبایی تجربه خاصی است.
این مشاهدات از دور اول تحقیقات به دست آمدهاند که در آن جیمز وب به سمت ناحیه کوچکی از آسمان به نام میدان فوقالعاده عمیق هدایت شده است. این ناحیه برای حدود دو دهه توسط تلسکوپ فضایی هابل مورد بررسی قرار گرفته است. این تکه از آسمان شامل حدود ۱۰۰ هزار کهکشان است.
محققان بیش از ۱۰ روز از زمان ماموریت جیمز وب را برای مطالعه میدان فوق العاده عمیق با دوربین مادون قرمز نزدیک صرف کردند و این ناحیه را در ۹ رنگ مادون قرمز مختلف مشاهده کردند. پس از آن ۲۸ ساعت جمع آوری داده توسط دوربین مادون قرمز نزدیک طی سه روز انجام شد؛ بنابراین جیمز وب تصاویر فوقالعاده واضحی از این منطقه ارائه کرد و همچنین دادههای مورد نیاز برای اندازهگیری دقیق انتقال سرخ هر کهکشان و بررسی خواص گاز و ستارههای درون آنها را در اختیار اخترشناسان قرار داد.
این دو مقاله در روز چهارم آوریل (۱۵ فروردین) در مجلهی نیچر منتشر شدند. محققان برای اولین بار نتایج آن را در ماه دسامبر سال ۲۰۲۲ در یک کنفرانس گزارش کردند.