تلسکوپ فضایی جیمز وب کربن را در جهان آغازین کشف کرد

تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) یکی از اجزای کلیدی حیات را در زمان طلوع جهان آشکار کرد و به دانسته‌های ما درباره‌ی اولین کهکشان‌ها افزود.

کشف ابری از کربن در یک کهکشان فشرده و دوردست در فاصله‌ی ۳۵۰ میلیون سال پس از بیگ‌بنگ، آغازی‌ترین کشف عنصری غیرهیدروژنی در جهان به شمار می‌رود. نتایج برای انتشار در مجله‌ی اخترفیزیک و نجوم پذیرفته‌شده‌اند و نسخه‌ی پیش‌انتشار آن‌ها در پایگاه آرکایو موجود است. به گفته‌ی روبرتو مایولینو، یکی از مؤلفان پژوهش و استاد اخترفیزیک تجربی دانشگاه کمبریج:

اولین پژوهش‌ها نشان دادند که کربن خیلی دیرتر از بقیه عنصرها و در فاصله‌ی یک میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ در تراکم‌های بالا شکل گرفت؛ اما اکنون متوجه شدیم کربن بسیار زودتر از تصورات پیشین شکل گرفته و قدیمی‌ترین فلزی است که تاکنون کشف شده است.

ستاره‌شناس‌ها عنصرهای سنگین‌تر از هیدروژن و هلیم را در گروه فلزها دسته‌بندی می‌کنند. دلیل این مسئله این است که این عنصرها داخل کوره‌های آتشین ستاره‌ها شکل می‌گیرند و با انفجار آن‌ها در فرآیند موسوم به ابرنواختر در جهان توزیع می‌شوند.

زمانی تصور می‌شد فرآیند شکل‌گیری و انتشار عنصرهای سنگین پس از مرگ تعداد زیادی از ستاره‌ها آغاز شده باشد؛ اما کشف جدید این درک را به چالش کشید. به گفته‌ی مایولینو:

از دیدن کربن در جهان آغازین شگفت‌زده شدیم زیرا تصور می‌کردیم اولین ستاره‌ها مقدار اکسیژن بیشتری نسبت به کربن تولید کرده باشند. همچنین تصور می‌کردیم کربن بعدها در فرآیندهایی کاملا متفاوت شکل گرفته است، اما رصد آن در جهان آغازین نشان می‌دهد احتمالا اولین ستاره‌ها عملکردی متفاوت داشتند.

دانشمندان برای این پژوهش از تلسکوپ جیمز وب برای رصد کهکشانی باستانی به نام GS-z12 استفاده کردند. آن‌ها با استفاده از طیف‌سنج فروسرخ نزدیک این تلسکوپ، نور آغازین را به طیفی از رنگ‌ها تجزیه کردند که بر اساس آن توانستند اثر شیمیایی کهکشان آغازین را بخوانند.

آن‌ها در کهکشانی دورافتاده که ۱۰۰ هزار برابر سبک‌تر از راه شیری است، ردهایی از اکسیژن و نئون همراه با سیگنالی قوی از کربن را کشف کردند. علت واقعی شکل‌گیری کربن در آغاز جهان نامشخص است. گرچه می‌تواند به دلیل فروپاشی ستاره‌ها با انرژی کمتر باشد. با شکل‌گیری کربن در پوسته‌های بیرونی ستاره‌ها، گریز آن‌ها و انتشارشان در جهان زودتر از حد انتظار رخ داده است. به گفته‌ی فرانچسکو دی‌یوجین، مؤلف ارشد پژوهش:

این رصدها به ما می‌گویند کربن به سرعت در آغاز جهان تشکیل شده است. از آنجا که کربن عنصری بنیادی برای حیاتی که می‌شناسیم به شمار می‌رود، لزوما نمی‌توان گفت حیات در فاصله‌ی زمانی دیرتری تشکیل شده است. شاید حیات زودتر از انتظارمان شکل گرفته و اگر جایی دیگر در این دنیا باشد احتمالا تکامل آن با حیات روی زمین بسیار متفاوت بوده است