پژوهشگران نور فرابنفش (UV) درخشانی را که از یک کهکشان باستانی و دوردست ساطع می‌شود، کشف کرده‌اند؛ یافته‌ای که نشان می‌دهد نخستین ستارگان جهان محیط اطراف خود را به‌مراتب زودتر از آنچه انتظار می‌رفت، تغییر داده‌اند.

مدت کوتاهی پس از بیگ‌بنگ، جهان مخلوطی از پروتون‌ها، نوترون‌ها و الکترون‌ها بود. با سردشدن جهان، پروتون‌ها و نوترون‌ها با هم ترکیب شدند و یون‌های هیدروژن با بار مثبت را تشکیل دادند که سپس با جذب الکترون‌های دارای بار منفی، مهی از اتم‌های خنثای هیدروژن را پدید آوردند. این مه، نورهایی با طول‌موج کوتاه مانند نور فرابنفش را جذب کرد و مانع از رسیدن آن‌ها به نقاط دوردست کیهان شد.

با این‌حال شکل‌گیری اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها باعث شد تا به اندازه‌ای نور فرابنفش ساطع کنند تا الکترون‌ها را از اتم‌های هیدروژن جدا کنند و بار دیگر نور فرابنفش بتواند عبور کند. اگرچه تصور می‌شود دوران «یونیزه‌شدن مجدد» حدود یک میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ به پایان رسید، دانشمندان هنوز نمی‌دانند که نخستین ستارگان دقیقا چه زمانی شکل گرفتند یا این دوران دقیقا چه زمانی آغاز شد.

تلسکوپ جیمز وب نور فرابنفشی را که از کهکشان باستانی JADES-GS-z13-1 منتشر می‌شود، مشاهده کرد که نخستین شواهد از دوران یونیزه‌شدن مجدد به شمار می‌رود.

NASA, ESA, CSA, JADES Collaboration

کشف جدید می‌تواند به تعیین این نقطه زمانی کمک کند. پژوهشگران با استفاده از جیمز وب، کهکشانی باستانی به نام JADES-GS-z13-1 را مشاهده کردند. این کهکشان آن‌قدر از زمین دور است که تصویری که از آن می‌بینیم، مربوط به زمانی است که تنها ۳۳۰ میلیون سال از بیگ‌بنگ گذشته بود.

دانشمندان در داده‌های جیمز وب نور درخشانی را در طول‌موج خاصی که به «تابش لیمان-آلفا» معروف است، شناسایی کردند. این تابش توسط هیدروژن تولید می‌شود. اگرچه نور اولیه به‌صورت فرابنفش بود، گسترش جهان در طول بیش از ۱۳ میلیارد سال، آن را به محدوده فروسرخ کشانده و امکان مشاهده آن توسط حسگرهای جیمز وب را فراهم کرده است.

برای آنکه تابش لیمان-آلفا امروز به زمین برسد، JADES-GS-z13-1 باید مقدار کافی از گاز هیدروژن اطراف خود را یونیزه کرده باشد تا نور فرابنفش بتواند از آن فرار کند؛ اتفاقی که دانشمندان انتظار نداشتند به این زودی در تکامل جهان رخ داده باشد. روبرتو مایولینو، اخترفیزیکدان دانشگاه کمبریج و یکی از نویسندگان پژوهش در بیانیه‌ای گفت:کهکشان GSs-z13-1 زمانی دیده می‌شود که جهان تنها ۳۳۰ میلیون سال سن داشته، اما نشان‌دهنده یک اثر واضح و غیرمنتظره از تابش لیمان-آلفا است که تنها زمانی دیده می‌شود که مه اطراف آن کاملاً برطرف شده باشد. این نتیجه کاملاً برخلاف نظریه‌های پیشین درباره تشکیل کهکشان‌های اولیه است و اخترشناسان را شگفت‌زده کرده است.

دانشمندان هنوز نمی‌دانند که تابش لیمان-آلفا در کهکشان JADES-GS-z13-1 دقیقا چگونه تولید شده است. ممکن است این نور از ستارگان بسیار داغ و عظیم نخستین دوران کیهان باشد یا شاید از سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرمی اولیه سرچشمه گرفته باشد. کوین هاینلاین، اخترشناس دانشگاه آریزونا و یکی دیگر از نویسندگان پژوهش، گفت:با توجه به درک ما از نحوه تکامل جهان، نباید چنین کهکشانی را در این دوران پیدا می‌کردیم. می‌توان تصور کرد که جهان اولیه در مهی ضخیم پوشیده شده بود که یافتن حتی قوی‌ترین فانوس‌ها را دشوار می‌کرد، اما در اینجا ما پرتوی نور این کهکشان را می‌بینیم که از میان پرده مه عبور کرده است. این خط تابشی شگفت‌انگیز، پیامدهای عظیمی برای درک ما از نحوه و زمان یونیزه‌شدن مجدد جهان دارد.