کشف آب در کهکشان باستانی دور، از آغاز جهان

به گزارش جام‌جم آنلاین به نقل از ساینس الرت، بر اساس یک تحلیل جدید از یک جفت کهکشان در مبدأ زمان، آب در کیهان فقط ۷۸۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ - زمانی که جهان فقط ۵ درصد از سن فعلی خود را داشت، به وجود آمده است. این مشاهده نشان می‌دهد که اگرچه عناصر سنگین هنوز نسبتاً کمیاب بودند، هیچ زمانی برای ایجاد مولکول‌ها تلف نشده است.

این کهکشان‌ها که ما نورشان را حداقل بعد از سفری به مدت ۱۲.۸۸ میلیارد سال می‌بینیم، در حال ادغام با هم و تبدیل شدن به یک کهکشان بزرگ هستند که مجموعاً به نام SPT۰۳۱۱-۵۸ شناخته می‌شوند و از قدیمی‌ترین کهکشان‌های شناخته شده در جهان هستند.

گمان می‌رود که اختلالات گرانشی ناشی از فعل و انفعالات آن‌ها باعث ایجاد موجی از تشکیل ستاره می‌شود که تمام گاز مولکولی موجود را مصرف می‌کند. اما هنوز گاز به مقدار کافی که اخترشناسان بتوانند به آن کهکشان‌ها نگاه کنند و آثار طیف امواجی را به دست آورند که حضور مولکول‌های خاصی را آشکار می‌کنند، وجود دارد.

اسریوانی جاروگولا، اخترشناس دانشگاه ایلینوی می‌گوید: «با استفاده از رصد‌های با وضوح بالا ALMA [آرایه بزرگ میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما]گاز مولکولی در جفت کهکشانی که مجموعاً به نام SPT۰۳۱۱-۵۸ شناخته می‌شوند، هم مولکول‌های آب و هم مونوکسید کربن را در کهکشان بزرگ‌تر این جفت کهکشان شناسایی کردیم. اکسیژن و کربن به طور خاص عناصر نسل اول هستند و در اشکال مولکولی مونوکسید کربن و آب، برای حیاتی که ما می‌شناسیم ضروری هستند.»

از آنجایی که نور کهکشان‌های کیهان اولیه مسیر طولانی را طی کرده تا به ما رسیده است، بسیار ضعیف است و تشخیص جزئیات بسیار دشوارتر از کهکشان‌هایی است که نسبتاً نزدیک هستند. با این حال، محیط بین ستاره‌ای در این کهکشان‌ها سرشار از غبار است که می‌تواند به آشکار شدن حضور آب کمک کند.

به گفته محققان، این غبار تابش فرابنفش ستارگان را جذب می‌کند و دوباره آن را به صورت نور فروسرخ دور منتشر می‌کند. این تشعشع فروسرخ مولکول‌های آب را در محیط بین ستاره‌ای تحریک می‌کند و گسیل پروتوی ایجاد می‌کند که با تلسکوپ حساسی مانند ALMA در شیلی قابل شناسایی است.

وجود آب در چنین نقطه اولیه‌ای از تاریخ کیهان می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا منشا و تکامل اجزای سازنده حیات در کیهان را درک کنند.

جاروگولا توضیح می‌دهد: «این کهکشان پرجرم‌ترین کهکشانی است که در حال حاضر با جابه‌جایی بالا به سرخ شناخته شده است، یا زمانی که کیهان هنوز بسیار جوان بوده است. در مقایسه با دیگر کهکشان‌های جهان اولیه، گاز و غبار بیشتری دارد، که به ما فرصت‌های بالقوه زیادی برای مشاهده مولکول‌های فراوان و درک بهتر این که چگونه این عناصر حیات‌آفرین بر توسعه کیهان اولیه تأثیر گذاشته‌اند، می‌دهد.»

بررسی ترکیب ابر‌های مولکولی که ستاره‌ها از آن‌ها تشکیل می‌شوند، می‌تواند به ما کمک کند تا بهتر بفهمیم چقدر گاز وجود دارد، سرعت تبدیل آن به ستاره و تعداد ستاره‌هایی که در کیهان اولیه شکل می‌گرفتند، چقدر بوده است.

زمانی سرعت شکل‌گیری ستارگان را فقط می‌توانستیم بسیار سهمگین توصیف کنیم؛ به دلیل فراوانی غبار و گازی که ستاره‌ها از آن‌ها تشکیل می‌شوند، هزاران برابر بیشتر از زمان‌های اخیر.

جاروگولا می‌گوید: «این مطالعه نه تنها پاسخ‌هایی در مورد اینکه آب در کجا و در چه فاصله‌ای می‌تواند در کیهان وجود داشته باشد، ارائه می‌کند، بلکه یک سوال بزرگ را ایجاد کرده است: چگونه این همه گاز و غبار برای تشکیل ستاره‌ها و کهکشان‌ها در اوایل کیهان جمع شده‌اند؟»

وی می‌افزاید: «پاسخ به این سوال مستلزم مطالعه بیشتر این کهکشان‌های ستاره‌ساز و مشابه است تا درک بهتری از شکل‌گیری ساختاری و تکامل کیهان اولیه داشته باشیم.»

نتایج این تحقیق در مجله Astrophysical منتشر شده است.