ما اکنون می دانیم که جهان برای اولین بار چگونه روشن شد

ما سرانجام می دانیم چه چیزی برای اولین بار جهان تاریک و بی شکل را روشن کرد. بر اساس داده‌های تلسکوپ فضایی هابل و جیمز وب، منشا فوتون‌های آزاد در کیهان اولیه کهکشان‌های کوچکی بودند که ابرهای هیدروژنی تیره را در فضای بین کهکشانی به هنگام تولد روشن می‌کردند.

این کشف نقش مهم کهکشان های بسیار کم نور را در کیهان اولیه نشان می دهد. آنها فوتون های یونیزه کننده ای تولید کردند که هیدروژن خنثی را در طی فرآیند یونیزاسیون جهان به پلاسمای یونیزه تبدیل کردند.

در آغاز جهان، چند دقیقه پس از انفجار بزرگ، فضا با مه غلیظ و داغ پلاسمای یونیزه شده پر شد. نور کمی که وجود داشت نمی توانست در این مه نفوذ کند. فوتون ها با برخورد با الکترون های آزاد اطرافشان پراکنده می شوند و این باعث تاریک شدن جهان می شود.

پس از سرد شدن جهان، حدود 300000 سال پس از انفجار بزرگ، فوتون ها و الکترون ها با هم ترکیب شدند و گاز هیدروژن خنثی (و کمی هلیوم) را تشکیل دادند. بیشتر طول موج های نور می توانند به این محیط خنثی نفوذ کنند، اما محیط های خنثی زیادی در برابر منابع نور وجود نداشت.

اولین ستاره ها از اتم های هیدروژن و هلیوم ایجاد شدند. این ستارگان اولیه دارای تابش کافی برای جدا کردن الکترون ها از هسته بودند و می توانستند گازها را یونیزه کنند، اما اکنون جهان به قدری منبسط شده است که گازها پراکنده شده اند و نمی توانند این تابش را متوقف کنند.

حدود یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ و پایان دوره ای به نام “طلوع جهان”، کل جهان برای اولین بار یونیزه شد و روشن شد.

دیدن چیزی که برای اولین بار جهان را روشن کرد

از آنجایی که طلوع کیهان بسیار تاریک بود و از ما بسیار دور بود، ما در رصد آن مشکل داشتیم.

دانشمندان فکر کرده اند که چیزی که جهان را صاف و شفاف می کند، چیزی بسیار بزرگ است. به عنوان مثال، سیاهچاله های کلان پرجرم که به هم می پیوندند و نور کورکننده را تشکیل می دهند، یا کهکشان های عظیم در ابتدای تشکیل ستاره.

یکی از اهداف طراحی تلسکوپ جیمز وب، نگاه کردن به طلوع جهان و اجرام پنهان در آن بود. جیمز وب چیزهای شگفت انگیز زیادی را در مورد این دوره حیاتی در زندگی کیهان فاش کرده است و اکنون در یک شگفتی دیگر مشخص شده است که کهکشان های کوتوله بازیگران اصلی نیزه بودند.

یک گروه بین المللی از ستاره شناسان با استفاده از داده های جیمز وب و هابل، خوشه کهکشانی پاندورا یا آبل 2744 را رصد کرده اند. این جرم به قدری متراکم است که فضازمان را به دور خود خم می کند و عدسی گرانشی ایجاد می کند. هر نور دوری که به ما می رسد از طریق این عدسی تقویت می شود. با کمک این عدسی، دانشمندان توانستند کهکشان های کوتوله را در سپیده دم کیهان ببینند.

تجزیه و تحلیل دقیق طیف های این سیارات نشان داده است که آنها نه تنها آتشین ترین نوع کهکشان در جهان اولیه هستند، بلکه درخشان تر از حد انتظار هستند. به ازای هر کهکشان بزرگ، 100 کهکشان کوتوله در جهان اولیه وجود داشت که اثر یونیزاسیون ترکیبی آنها چهار برابر کهکشان های پرجرم بود.

قدرت تجمعی این کهکشان ها به حدی بود که انرژی آنها وضعیت کل جهان را تغییر داد.

این قوی‌ترین شواهدی است که اخترشناسان تاکنون یافته‌اند، اما هنوز به مطالعات بیشتری نیاز است. به عنوان مثال، آنها باید تأیید کنند که نمونه رصدی آنها در سپیده دم جهان یک ناهنجاری نبوده و جهان در واقع از تعداد زیادی کهکشان کوتوله تشکیل شده است.

نتایج این مطالعه در مجله Nature منتشر شد.