چه چیزی نور را به خلأ تاریک و بی‌شکل جهان اولیه درآورده است

به گزارش همشهری آنلاین، ما رنگ‌ها را می‌بینیم؛ چون نور آنها به چشم ما بازمی‌تابد. اما اگر شیئی بتواند طیف‌های مختلف نور را بازبتاباند، آن را سفید می‌بینیم. زمانی که رنگ‌های مختلف را می‌بینیم، فقط بخشی از طیف نور قابل رویت بازتابانده می‌شود و باقی به‌وسیله شیئی موردنظر جذب می‌شوند.

چرا آسمان به رنگ آبی است؟

با وجود خورشید و ستاره‌های نورانی دیگر، فضا پر از نور است، اما چرا ما همیشه آن را تاریک و سیاه‌رنگ می‌بینیم؟ جو زمین به علت ترکیب مولکول‌های تشکیل‌دهنده‌اش، بخش آبی از طیف نور خورشید را بیشتر پخش می‌کند و همین امر موجب می‌شود آسمان در طول روز به رنگ آبی و بسیار روشن دیده شود و روی زمین، این پدیده دلیل آبی بودن آسمان و سفیدی ابرهاست.

از طرف دیگر شدت نور خورشید به حدی است که پخش‌شدگی زیاد این نور در جو موجب رنگ‌باختن ستاره‌های کم‌نور در برابر نور خورشید می‌شود.

تولید فوتون‌های یونیزه‌کننده

بر اساس داده‌های تلسکوپ فضایی هابل و جیمز وب، منشأ فوتون‌های آزادانه در اوایل سپیده‌دم کیهانی، کهکشان‌های کوتوله کوچکی بودند که شعله‌ور شدند و مه را از هیدروژن تیره که فضای بین‌کهکشانی را پرکرده بود، پاک کردند.

اخترفیزیک‌دان از مؤسسه اخترفیزیک پاریس می‌گوید: این کشف نقش حیاتی کهکشان‌های بسیار کم‌نور در تکامل اولیه کیهان را آشکار می‌کند. آنها فوتون‌های یونیزه‌کننده تولید می‌کنند که هیدروژن خنثی را در طی یونیزاسیون مجدد کیهانی به پلاسمای یونیزه تبدیل می‌کنند.

انفجار بزرگ

در ابتدای کیهان، در عرض چند دقیقه پس از انفجار بزرگ، فضا با مه داغ و متراکم پلاسمای یونیزه پر شد. نور کمی که وجود داشت در این مه نفوذ نمی‌کرد. فوتون‌ها به‌سادگی از الکترون‌های آزاد شناور در اطراف پراکنده می‌شوند و در واقع جهان را تاریک می‌کنند.

با سردشدن کیهان، پس از حدود ۳۰۰ هزار سال، پروتون‌ها و الکترون‌ها شروع به جمع شدن کردند و گاز هیدروژن خنثی (و کمی هلیوم) را تشکیل دادند. بیشتر طول موج‌های نور می‌توانستند به این محیط خنثی نفوذ کنند، اما منابع نوری برای تولید آن بسیار کم بودند. اما از این هیدروژن و هلیوم، اولین ستاره ها متولد شدند.

تاریکی زیاد در سپیده‌دم کیهانی

اولین ستارگان تابش به‌اندازه کافی قوی بودند که الکترون‌ها را از هسته خود جدا و گاز را دوباره یونیزه کنند. باوجود این، در این مرحله، جهان به‌قدری منبسط شده بود که گاز منتشر شده بود و نمی‌توانست از تابش نور به بیرون جلوگیری کند.
اما باتوجه‌به اینکه تاریکی زیادی در سپیده‌دم کیهانی وجود دارد، و چون در زمان و مکان بسیار تاریک و دور است، ما در دیدن آنچه در آنجا وجود دارد با مشکل مواجه شده‌ایم.

نور شعله‌ور سیاه‌چاله‌های عظیم

دانشمندان فکر می‌کردند سیاه‌چاله‌های عظیمی که افزایش آنها نور شعله‌ور تولید می‌کند و کهکشان‌های بزرگ در هجوم شکل‌گیری ستاره‌های کوچک نور UV زیادی تولید می‌کنند.

JWST تا حدی برای نگاه‌کردن به سپیده‌دم کیهانی و تلاش برای دیدن آنچه در آن نهفته است طراحی شده است. تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) سپر خورشیدی برای محافظت از تلسکوپ و ابزارهای حساس، در مقابل نور و گرما ناشی از خورشید، زمین و ماه به‌کاررفته است.

کهکشان‌های کوتوله؛ بازیگر کلیدی در یونیزه‌شدن مجدد

مشاهدات تلسکوپ اکنون نشان می‌دهد که کهکشان‌های کوتوله، بازیگر کلیدی در یونیزه‌شدن مجدد هستند. یک تیم بین‌المللی به سرپرستی اخترفیزیک‌دان؛ حکیم آتک از انستیتو اخترفیزیک پاریس به داده‌های JWST روی خوشه کهکشانی به نام آبل ۲۷۴۴ که توسط داده‌های هابل پشتیبانی می‌شود، روی آوردند.

آبل ۲۷۴۴ به‌قدری متراکم است که فضا - زمان در اطراف آن می‌پیچد و یک عدسی کیهانی را تشکیل می‌دهد. هر نور دوری که از طریق آن فضا - زمان به ما سفر کند بزرگ‌نمایی می‌شود. این به محققان این امکان را داد که کهکشان‌های کوتوله کوچک را نزدیک به سپیده‌دم کیهانی ببینند.

فراوان‌ترین نوع کهکشان در کیهان اولیه

آنها از JWST برای به‌دست‌آوردن طیف‌های دقیق از این کهکشان‌های کوچک استفاده کردند. تجزیه‌وتحلیل آنها نشان داد این کهکشان‌های کوتوله نه‌تنها فراوان‌ترین نوع کهکشان در کیهان اولیه هستند، بلکه بسیار درخشان‌تر از حد انتظار هستند.
در واقع، تحقیقات این تیم نشان می‌دهد تعداد کهکشان‌های کوتوله از کهکشان‌های بزرگ ۱۰۰ به ۱ بیشتر است و خروجی جمعی آنها چهار برابر تشعشعات یونیزان است که معمولاً برای کهکشان‌های بزرگ‌تر در نظر گرفته می‌شود.