به گفته آنان این زمان که به “طلوع کیهانی” موسوم است، بین ۲۵۰ تا ۳۵۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ روی داد. نتایج به دست آمده از این تحقیقات نشان می‌دهد که نخستین کهکشان‌ها به اندازه کافی روشنایی خواهند داشت که تلسکوپ فضایی جیمز وب بتواند آنها را مشاهده و ثبت کند. قرار است اواخر سال جاری سازمان فضانوردی ایالات متحده – ناسا – این تلسکوپ را به فضا پرتاب کند.
نتیجه تحقیقات در مورد درخشش ستارگان در نشریه بولتن ماهانه انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده است. کشف زمان آغاز طلوع کیهان، نتیجه تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور ریچارد الیس، استاد یونیورسیتی کالج دانشگاه لندن است.
وی به بی‌بی‌سی گفت: “راه دستیابی به این جام جم نایاب، این بود که باید آنقدر به گذشته نگاه کنید تا بتوانید اولین نسل از ستاره‌ها و کهکشان‌ها را ببینید. و حالا ما اولین شواهد قانع کننده را در دست داریم که نشان می‌دهد گیتی در چه زمانی برای اولین بار در نور ستارگان شناور شد.”
این گروه تحقیق شش کهکشان بسیار دور از زمین را مورد بررسی قرار داده است. فاصله این کهکشان‌ها از زمین آنقدر زیاد است که حتی با استفاده از قدرتمندترین تلسکوپ‌های جهان هم تصاویر آنها فقط به صورت چند پیکسل بر صفحه کامپیوتر ظاهر شد.
این کهکشان‌ها همچنین از اولین کهکشان‌هایی هستند که در جهان پدید آمدند و بنابراین، تصاویری از آنها که در زمین دیده می‌شود مربوط به زمانی است که چندی از انفجار بزرگ نگذشته بود.
گروه تحقیق با بررسی سن این کهکشان‌ها توانست زمان شروع طلوع کیهانی را محاسبه کند، یعنی زمانی که که اولین ستاره‌ها تشکیل شدند. رهبری این گروه را دکتر نیکلاس لاپورت، عضو انستیتو اخترشناسی کاولی در کمبریج برعهده داشت.
او می‌گوید: “این یکی از بزرگترین سئوال‌ها در کیهان‌شناسی نوین بوده و این اولین باری است که ما می‌توانیم براساس مشاهدات خود تخمین بزنیم که این لحظه مهم در تاریخ کائنات چه زمانی روی داد.”
دکتر لاپورت می‌افزاید که دستیابی به این نتیجه به منزله رویایی است که به حقیقت پیوسته است.
وی در توضیح این واقعه علمی می‌گوید “اینکه تصور کنیم ذرات نور بیش از ۱۳ میلیارد سال در فضا سفر کرده‌اند و پس از آن وارد یک تلسکوپ در روی زمین شده‌اند، فوق‌العاده مهیج است. جنبه جالب اخترفیزیکدان بودن، توانایی سفر در زمان و مشاهده گذشته‌های دور است.”
کیهان ۱۳.۸ میلیارد سال پیش در نتیجه انفجار بزرگ به‌وجود آمد. پس از یک درخشش اولیه، دوره‌ای آغاز شد که به عصر تاریک کیهانی معروف است. طبق نتیجه مطالعه جدید، ۲۵۰ تا ۳۵۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ طول کشید تا اولین ستاره‌ها ظهور و نور را به کیهان وارد کنند.
ررسی جدید همچنین این نکته حساس را نشان داد که اولین کهکشان‌ها به اندازه کافی نورانی هستند و در فاصله‌ای واقع شده‌اند که تلسکوپ فضایی جیمز وب – که جانشین تلسکوپ فضایی هابل می‌شود – بتواند آنها را مشاهده کند. با پرتاب این تلسکوپ به فضا، اخترشناسان خواهند توانست این لحظه حساس در تاریخ تکامل کیهان را مستقیما مشاهده کنند.
پروفسور کاترین هیمانس، اخترشناس سلطنتی اسکاتلند گفته است که از این چشم انداز “بسیار هیجان زده” شده است.
وی به بی‌بی‌سی گفت: “آیا فکر نمی‌کنید که این خیلی خارق العاده است، اینکه که به عنوان بشر، یعنی صاحبان یک تمدن در سیاره‌ای کوچک مانند زمین، ما توانسته‌ایم تلسکوپی بسازیم و به فضا بفرستیم که امکان می‌دهد کیهان را در زمانی مشاهده کنیم که فقط چند صد میلیون سال از انفجار بزرگ گذشته بود؟! “
بسیاری از ستاره‌های اولیه کاملا با خورشید خودمان متفاوت بودند. آنها بسیار عظیم بودند و فقط هیدروژن می‌سوزاندند. اما همین ستاره‌ها نسل بعدی ستاره‌ها را پدید آوردند که به تشکیل عناصر سنگین‌تر جدول تناوبی منجر شد.
هنگام انفجار ستاره‌ها در پایان زندگی آنها، همه چیز به جز هیدروژن، هلیوم و لیتیوم در درون آنها ایجاد می‌شود.
بنابراین، ما در نهایت از ستاره‌هایی ساخته شده‌ایم که در زمانی نزدیک به طلوع کیهان متولد شدند.
پروفسور الیس می‌گوید: “از آنجا که ما خودمان محصول تکامل ستارگان هستیم، بنابراین در حال بازگشت به اصل خود هستیم.”
پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ‌های هابل و اسپیتزر نور ستارگان کهکشان‌ها را تجزیه کردند و با بررسی نسبت اتم‌های هیدروژن در جو ستارگان، سن کهکشان‌ها را تخمین زدند. هرچه ستاره‌ها پیرتر باشند، نسبت اتم‌های هیدروژن در آنها بیشتر است.
سپس این گروه محاسبه کرد که کهکشان‌ها در چه فاصله از زمین قرار دارند. از آنجا که سفر نور این کهکشان‌ها تا زمین زمان‌بر است، هرچه فاصله آنها با ما بیشتر باشد، اخترشناسان به زمانی دورتر از زمان حال نگاه می‌کنند.
از آنجا که شش کهکشانی که این گروه پژوهشی بررسی کرد در مرز نهایی اجسام قابل مشاهده بشر در حال حاضر قرار دارند، آنها از قدیمی‌ترین کهکشان‌هایی هستند که تا کنون برای ما شناخته شده‌اند.
این گروه با استفاده از چهار تلسکوپ که نیرومندترین تلسکوپ‌های زمینی محسوب می‌شوند به مدت هفتاد ساعت آنها را مشاهده کرد و به ارزیابی فاصله آنها با زمین پرداخت. این تلسکوپ‌ها عبارتند ازتلسکوپ آلما، تلسکوپ بسیار بزرگ وی‌ال‌تی و تلسکوپ جمینی جنوبی که همگی در شیلی قرار دارند، همراه با تلسکوپ‌های دوقلو کک که در هاوایی نصب است.
گروه پژوهشی با اندازه‌گیری‌هایی که انجام داد توانست تعیین کند که این کهکشان را در زمانی مشاهده می‌کند که از سن کیهان ۵۵۰ میلیون سال گذشته بود. با آگاهی از سن کهکشان‌ها و محاسبه زمان وجود آنها، این گروه توانست زمان تولد اولین ستاره‌ها را محاسبه کند.
تخمین‌های مشابه قبلی صرفا بر اساس مشاهده یک کهکشان به دست آمده بود، اما تخمین این گروه حاصل مشاهده گروهی از کهکشان‌هاست.