رصد دورترین جرم فضایی با همگرایی گرانشی به‌ وسیله «جیمز وب»

حلقه اینشتین که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب رصد شده، دورترین جرم فضایی است که با کمک همگرایی گرانشی مشاهده شده است.

کد خبر: ۶۵۹۶۴۴

تاریخ: ۰۸ مهر ۱۴۰۲ - ۱۶:۲۴

به گزارش ایران اکونومیست و به نقل از اسپیس، تلسکوپ فضایی جیمز وب تصویری خیره کننده از یک حلقه کامل اینشتین ثبت کرده است که عنوان دورترین جرم فضایی که با همگرایی گرانشی تاکنون کشف شده را از آن خود کرده است.

تصاویر ثبت شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) دورترین نمونه از «حلقه اینشتین» را نشان می‌دهد. این هاله نور تاب خورده رکوردشکن، که در فاصله ۲۱ میلیارد سال نوری از ما قرار دارد، به طور غیرعادی کامل است و یک کهکشان متراکم مرموز را احاطه کرده است.

حلقه اینشتین یک گونه بسیار نادر از اجرام دارای همگرایی گرانشی است که برای اولین بار توسط نظریه نسبیت آلبرت اینشتین پیش‌بینی شد.

همگرایی گرانشی زمانی اتفاق می‌افتد که گرانش عظیم یک جرم پیش‌زمینه در فضا، مانند یک خوشه کهکشانی یا یک سیاه‌چاله، بُعد فضا-زمان را در اطراف خود پیچ و تاب می‌دهد. نور ساطع شده توسط اجرام دورتر، مانند کهکشان‌ها یا ابرنواخترها، که از این بُعد فضا-زمان تاب خورده می‌گذرند، از دید ما روی زمین نیز منحنی به نظر می‌رسند.

این اثر همچنین نور جسم تحت همگرایی قرار گرفته را بزرگنمایی می‌کند و عملکردی مشابه یک ذره‌بین دارد که به اخترشناسان این امکان را می‌دهد تا اجرام دوردست را با جزئیات بیشتری نسبت به حالت عادی مطالعه کنند.

اکثر اجسام دارای همگرایی گرانشی کمان یا حلقه‌های جزئی تشکیل می‌دهند که جرم پیش زمینه را احاطه کرده است. اما یک حلقه اینشتین یک دایره کامل تشکیل داده است که تنها زمانی وقوع آن امکان‌پذیر است که جرم فضایی دورتر، جرم فضایی پیش‌زمینه و ناظر کاملا در یک راستا قرار گیرند.

در مطالعه جدیدی که در روز ۱۴ سپتامبر در سرور پیش‌چاپ arXiv منتشر شد و برای انتشار در مجله Nature Astronomy پذیرفته شد، محققان حلقه دایره‌ای اینشتین به نام JWST-ER۱ را در کاوش COSMOS-Web کشف کردند که نقشه‌ای دقیق از بیش از ۵۰۰ هزار کهکشان طی یک رصد مداوم ۲۰۰ ساعته توسط جیمز وب است.

حلقه JWST-ER۱ دارای دو بخش است. بخش اول به نام JWST-ER۱g، کهکشان فشرده‌ای است که به عنوان عدسی در پیش زمینه عمل می‌کند و بخش دوم به نام JWST-ER۱r، نور یک کهکشان دورتر است که حلقه درخشان را تشکیل می‌دهد. JWST-ER۱g در حدود ۱۷ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد، در حالی که JWST-ER۱r در فاصله ۴ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد. تاکنون دورترین شی عدسی کشف شده در فاصله ۱۴.۷ میلیارد سال نوری از ما قرار داشت. در حالی که سن خود کیهان حدود ۱۳.۷ میلیارد سال تخمین زده می‌شود، انبساط ثابت کیهان به این معنی است که نور از قدیمی‌ترین اجرام باید بسیار بیشتر از این حرکت کند تا به تلسکوپ‌های ما برسد.

به لطف حلقه کامل JWST-ER۱، محققان جرم کهکشان دارای همگرایی گرانشی را با مشاهده اینکه چقدر فضا-زمان را تاب داده است، محاسبه کردند.

این نشان داد که کهکشان مورد نظر دارای جرمی معادل حدود ۶۵۰ میلیارد خورشید است که چگالی آن را نسبت به اندازه‌اش غیرعادی می‌کند. بخشی از این جرم اضافی را می‌توان با ماده تاریک توضیح داد. ماده‌ای مرموز و نامرئی که حدود ۸۵ درصد از کل ماده در جهان را تشکیل می‌دهد. اما حتی در آن حالت نیز بعید است که بر اساس محاسبات محققان، ستارگان کافی برای تشکیل باقی وزن کهکشان براساس محاسبات دانشمندان وجود داشته باشد.

کهکشان‌های مشابه قدیمی و متراکم دیگر پیش از این شناسایی شده بودند که نشان می‌دهد موردی مشترک در مورد این کارخانه‌های ستاره‌ای باستانی وجود دارد که آنها را بسیار پرجرم می‌کند.

یک توضیح این است که این کهکشان‌ها ماده تاریک بسیار بیشتری از آنچه انتظار می‌رفت در خود جای داده‌اند، در حالی که نظریه دیگری نشان می‌دهد که ممکن است ستاره‌های کوچک‌تری نسبت به کهکشان‌های جوان‌تر در درون خود داشته باشند. اما برای کشف این موضوع به تحقیقات بیشتری نیاز است.

این اولین حلقه اینشتین نیست که توسط جیمز وب مشاهده شده است. در ماه سپتامبر سال ۲۰۲۲، یکی از کاربران ردیت یک حلقه نوری کاملا دایره‌ای از کهکشان JO۴۱۸، واقع در فاصله حدود ۱۲ میلیارد سال نوری از زمین را کشف کرد که در اطراف یک کهکشان نزدیک‌تر دیده می‌شد.

جیمز وب همچنین از همگرایی گرانشی برای ثبت دورترین ستاره کشف شده و یکی از قدیمی‌ترین کهکشان‌های کیهان استفاده کرده است.