کشف شیء باستانی از فضا که قدمت آن به ۹۰ میلیون سال پس از بیگ‌بنگ می‌رسد

تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا با کاوش‌های روزافزون در اعماق فضا، به شناسایی پدیده‌هایی شگفت‌انگیز ادامه می‌دهد. یکی از جدیدترین موارد، جسمی نارنجی-قرمز رنگ است که بنا بر داده‌های موجود، ۹۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ در تاریکی کیهان پدیدار شده است. اگر این شیء واقعاً یک کهکشان باشد، می‌تواند قدیمی‌ترین کهکشان شناخته‌شده در جهان لقب بگیرد و درک ما از تولد و تکامل کهکشان‌ها را به‌طور کامل دگرگون کند.

بر اساس بررسی‌های اولیه، این جسم می‌تواند یک پیش‌کهکشان باشد. در صورت تأیید، Capotauro حدود ۱۱۰ میلیون سال زودتر از کهکشان JADES-GS-z14-0 شکل گرفته و به‌عنوان قدیمی‌ترین کهکشان شناخته‌شده، ۲۸۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ شروع به درخشیدن کرده است. این شیء با شناسه CEERS ID U-100588 و نام غیررسمی Capotauro (برگرفته از نام یک کوه در ایتالیا) توسط تیمی بین‌المللی در داده‌های پروژه Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS) کشف و ثبت شده است.

تا پیش از این، تصور می‌شد که نخستین کهکشان‌ها چند صد میلیون سال پس از تولد جهان شکل گرفته‌اند. اما اگر Capotauro واقعاً یک کهکشان باشد، این کشف می‌تواند درک ما از نحوه تولد و تکامل کهکشان‌ها را به‌طور اساسی تغییر دهد. با این حال، دانشمندان احتمال‌های دیگری را نیز بررسی کرده‌اند، از جمله اینکه این شیء ممکن است یک کوتوله قهوه‌ای (brown dwarf) باشد (کوتوله قهوه‌ای یک نوع جرم آسمانی بوده که بین ستاره و سیاره قرار می‌گیرد، نه آن‌قدر بزرگ است که یک ستاره واقعی باشد، و نه آن‌قدر کوچک که یک سیاره معمولی محسوب شود).

کوتوله‌های قهوه‌ای اجرامی زیرستاره‌ای هستند که جرم کافی برای آغاز هم‌جوشی هسته‌ای ندارند و به همین دلیل نمی‌توانند مانند ستارگان بدرخشند. این اجرام که گاهی «ستارگان ناکام» نامیده می‌شوند، انرژی بسیار کمی منتشر کرده و این انرژی عمدتاً از گرمای ذخیره‌شده درون آن‌ها ناشی می‌شود که هنگام فروپاشی ابرهای گازی اولیه ایجاد شده است.

برای بررسی این احتمال، پژوهشگران ساختار ظاهری و میزان روشنایی Capotauro را تحلیل کردند. آزمایش‌های مورفولوژیک نتیجه قطعی نداشتند، زیرا حتی در بالاترین وضوح نیز مشاهده دقیق آن دشوار بود. اما طیف نوری جذب‌شده توسط این جسم می‌تواند اطلاعات بیشتری ارائه دهد.

ستارگان سرد و اجرام زیرستاره‌ای مانند کوتوله‌های قهوه‌ای معمولاً جذب مولکولی بالایی دارند، به این معنا که مولکول‌ها طول‌موج‌های خاصی از نور را جذب می‌کنند. جالب اینکه Capotauro دارای یک شکست واضح در طیف نوری است و خط تیره‌ای که نشان‌دهنده جذب شدید نور است این موضوع را تایید می‌کند. خطوط جذب نشان می‌دهند که کدام مولکول‌ها نور را جذب کرده‌اند. برای مثال، وجود خط جذب هیدروژن آلفا (Ha) به این معناست که هیدروژن در جسم وجود دارد.

این ویژگی‌ها احتمال کوتوله قهوه‌ای بودن Capotauro را رد نمی‌کنند، اما احتمال دیگری را نیز مطرح می‌کنند، اینکه این جسم ممکن است یک سیاره گازی سرگردان باشد. در این بین، تلسکوپ جیمز وب پیش‌تر شش جسم مشابه را در کهکشان NGC 1333 شناسایی کرده بود که تصور می‌شود سیارات سرگردان باشند.

در مقاله‌ای که اخیراً در پایگاه پیش‌چاپ arXiv منتشر شده، پژوهشگران نوشته‌اند: «تحلیل‌های ما نشان می‌دهد که ویژگی‌های Capotauro می‌تواند با یک کوتوله قهوه‌ای بسیار سرد یا یک سیاره سرگردان با ترکیبی بی‌سابقه از دمای پایین و فاصله زیاد مطابقت داشته باشد.»

اما بازگردیم به محتمل‌ترین و مورد توجه‌ترین احتمال: آیا Capotauro یک کهکشان است؟ اگر چنین باشد، طیف نوری آن نشان می‌دهد که باید بسیار غبارآلود باشد. غبار، طول‌موج‌های کوتاه‌تر و آبی‌تر نور را پراکنده می‌کند و باعث می‌شود جسم ظاهری قرمزتر داشته باشد. اجسامی مشابه Capotauro که در مشاهدات تلسکوپ جیمز وب دیده شده‌اند، ممکن است کهکشان یا حتی سیاه‌چاله‌هایی در لباس مبدل باشند.

آنچه به‌عنوان «نقاط قرمز کوچک» (LRD) شناخته می‌شود، ابتدا به‌عنوان کهکشان شناسایی شدند، اما با توجه به انتشار کم پرتو ایکس و ویژگی‌های طیفی عجیب، مشاهده آن‌ها دشوار بوده است. طیف نوری این نقاط شباهت‌هایی با دیسک‌های برافزایشیِ (accretion disks) سیاه‌چاله‌ها دارد.

احتمال دارد که سیاه‌چاله‌های اولیه از توده‌های گاز و غبار شکل گرفته و در عرض چند صد میلیون سال به اجرام عظیم کیهانی تبدیل شده باشند. حتی برخی از آن‌ها ممکن است پیش از تبدیل‌شدن به ستاره، از درون خود به مرحله فروپاشی برسند. Capotauro حتی از LRDهای معمول نیز عجیب‌تر است، زیرا رنگ آن قرمزتر از حد متوسط نمایان می‌شود. همچنین هیچ‌یک از ویژگی‌های آن به‌طور قطعی ماهیتش را مشخص نکرده‌اند، بنابراین همچنان رازآلود باقی مانده است.

پژوهشگران در پایان اعلام کردند: «اگرچه مشاهدات فعلی نمی‌توانند ماهیت Capotauro را تعیین کنند، اما تحلیل‌های ما نشان می‌دهد که این جسم در تمام سناریوهای ممکن، شیئی منحصربه‌فرد است، که این ویژگی باعث می‌شود Capotauro هدفی بسیار جذاب برای مشاهدات بعدی باشد.»