کهکشان‌های باستانی کشف‌شده با تلسکوپ جیمز وب آن‌قدر بزرگ‌اند که نباید وجود داشته باشند

تلسکوپ فضایی جیمز وب گروهی از کهکشان‌ها را کشف کرده است که قدمتشان به سپیده‌دم کیهان بازمی‌گردد و آنقدر عظیم هستند که براساس دانش کیهان‌شناسی موجود نباید وجود داشته باشند.

این ۶ کهکشان غول‌پیکر که تقریباً به‌اندازه‌ی راه شیری خودمان ستاره دارند، فقط ۵۰۰ تا ۷۰۰ میلیون سال پس از بیگ‌بنگ شکل گرفتند. پژوهشگرانی که کهکشان‌های جدید را کشف کرده‌اند، آن‌ها را «جهان‌شکن» نامیده‌اند؛ زیرا این یافته در صورت تأیید، کل درک ما از شکل‌گیری کهکشان‌ها را زیر سؤال خواهد برد.

اریکا نلسون، استادیار اخترفیزیک در دانشگاه کلرادو بولدر و یکی از پژوهشگرانی که کشف جدید را انجام داده است، به‌نقل از لایوساینس می‌گوید: «انتظار نداریم که جهان اولیه بتواند خود را به این سرعت سازماندهی کند. این کهکشان‌ها نباید در آن زمان شکل گرفته باشند.»

دانشمندان دقیقاً نمی‌دانند که نخستین توده‌های ستاره‌ای چه زمانی با پیوستن به یکدیگر، کهکشان‌هایی را که امروزه می‌بینیم، شکل دادند. بااین‌حال کیهان‌شناسان پیش‌تر تخمین زده‌اند که این فرایند در چند صد میلیون سال اول پس از بیگ‌بنگ، به آرامی شروع به شکل‌گیری کرد. تئوری‌های پذیرفته‌شده‌ی کنونی نشان می‌دهند که یک تا ۲ میلیارد سال پس از پیدایش جهان، این پیش‌کهکشان‌های اولیه به دوران بلوغ رسیدند؛ بدین معنی که کهکشان‌های کوتوله‌ای را شکل دادند که شروع به بلعیدن یکدیگر کردند تا به کهکشان‌های شبیه به کهکشان ما تبدیل شوند.

از آنجا که نور با سرعت ثابتی در خلاء فضا حرکت می‌کند، هرچه عمیق‌تر به جهان نگاه کنیم، نور دوردست بیشتری را رهگیری می‌کنیم و در زمان به عقب می‌رویم. اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، با دقت به تقریباً ۱۳٫۵ میلیارد سال گذشته نگریستند و دریافتند که کهکشان‌های عظیم، ناگهان بلافاصله پس از بیگ‌بنگ پا به عرصه‌ی حیات گذاشتند. در آن زمان، جهان فقط ۳ درصد از سن کنونی خود را داشت.

پژوهشگران می‌گویند کهکشان‌ها آنقدر بزرگ‌اند که با ۹۹ درصد از مدل‌های کیهان‌شناسی در تضاد هستند. این اتفاق بدین معنی است که یا مدل‌ها باید تغییر کنند یا درک علمی کنونی از شکل‌گیری کهکشان‌ها به بازنگری اساسی نیاز دارد.

نلسون گفت: «کهکشان راه شیری هر سال تقریباً یک تا دو ستاره‌ی جدید به‌وجود می‌آورد؛ [درحالی‌که] برخی از این کهکشان‌ها باید در کل تاریخ جهان، سالانه صدها ستاره‌ی جدید را شکل داده باشند. حتی اگر یکی از این کهکشان‌ها واقعی باشد، درک ما از کیهان‌شناسی را به چالش خواهد کشید.»

درحال‌حاضر، تمام شواهد حاکی از آن است که این اجرام آسمانی، کهکشان هستند. بااین‌حال، اخترشناسان این ایده را برخی از آن‌ها ممکن است اختروش‌های عظیم یا سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم باشند، رد نکرده‌اند.

جوئل لیا، نویسنده‌ی همکار پژوهش و استادیار نجوم و اخترفیزیک در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، در بیانیه‌ای گفت: «این نخستین نگاه اجمالی ما به چنین فاصله‌ی دوردستی محسوب می‌شود؛ درنتیجه مهم است که در مورد آنچه می‌بینیم، ذهن باز داشته باشیم. هرچند داده‌ها نشان می‌دهد که این اجرام احتمالاً کهکشان هستند، فکر می‌کنم احتمالی واقعی وجود دارد که تعدادی از آن‌ها سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم مبهم باشند. صرف‌نظر از این، مقدار جرمی که کشف کردیم، بدین معنی است که جرم شناخته‌شده در ستارگان در این دوره از جهان تا صد برابر بیشتر از تصور پیشین ما است. حتی اگر این عدد را نصف کنیم، باز هم تحولی شگفت‌انگیز است.»

تصویربرداری پیشین از جهان اولیه به‌وسیله‌ی تلسکوپ فضایی هابل، کهکشان‌های غول‌پیکر را شناسایی نکرده بود. اما جیمز وب تقریباً صد برابر از هابل قدرتمندتر است.

جیمز وب ۱۰ میلیارد دلاری در دی ماه ۱۴۰۰ پرتاب شد و به مکانی پایدار از نظر گرانشی به نام نقطه‌ی لاگرانژی ۲ سفر کرد. این تلسکوپ فضایی برای رصد نخستین فصل‌های تاریخ جهان در نور کم‌فروغی طراحی شده که پس از میلیاردها سال سفر در بافت در حال انبساط فضا-زمان، به طیف فروسرخ کشیده است.

اخترشناسان می‌گویند گام بعدی آن‌ها گرفتن تصویر طیف‌سنجی از کهکشان‌های غول‌پیکر خواهد بود. با استفاده از طیف‌سنجی، فواصل دقیق و تصویری بهتر از ترکیب شیمیایی این غول‌های نابهنگام پنهان در ابتدای جهان به‌دست خواهد آمد.

یافته‌های پژوهشگران ۲۲ فوریه در نشریه‌ی نیچر منتشر شد.