آیا تلسکوپ فضایی جیمز وب میتواند کهکشانهایی فراتر از افق جهان بشر را رصد کند؟
با توجه به عمر جهان که تنها ۱۳.۸ میلیارد سال قدمت دارد، منطقی است تا انسانها نتوانند کهکشانی دورتر از این فاصله نوری از زمین را مشاهده کنند که به نوعی «افق کیهانی» تلقی میشود؛ یعنی نقطهای که فراتر از آن هیچ تلسکوپی نمیتواند چیزی را مشاهده کند، اما پس چگونه برخی از مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب، مانند کهکشان JADES-GS-z14-0 که ۳۳.۸ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد، میتواند قابل مشاهده باشد؟ در حالی که، نور آن باید بیشتر از عمر جهان زمان ببرد تا به ما برسد!
مشاهده کهکشان JADES-GS-z14-0 توسط جیمز وب تاثیر بزرگی بر علم نجوم گذاشت، چون هیچ چیزی نمیتواند سریعتر از سرعت نور در فضا حرکت کند؛ در نتیجه، هیچ کهکشانی که بیش از ۱۳.۸ میلیارد سال نوری از ما فاصله داشته باشد نمیتواند بر زمین تاثیر بگذارد، اما جهان به این سادگیها نیست.
چرا کیهان پیچیدهتر از آن است که به نظر میرسد؟
ادوین هابل (Edwin Hubble)، اخترشناس آمریکایی، در اوایل قرن بیستم کشف کرد که کهکشانهای دوردست از یکدیگر دور میشوند و هرچه فاصله بین آنها بیشتر باشد سرعت دور شدن آنها نیز بیشتر است؛ این بدان معناست که جهان در حال انبساط است.
این امر در سال ۱۹۹۸ پیچیدهتر شد؛ زمانی که دو گروه از اخترشناسان نه تنها مشاهده کردند جهان در حال انبساط است، بلکه این انبساط شتاب نیز میگیرد و نیروی عامل این شتاب که همچنان به صورت یک معما باقی مانده و با نام انرژی تاریک (Dark energy) شناخته میشود.
از زمان پیدایش جهان تاکنون، دو دوره بزرگ انبساط وجود داشته است. یک دوره اولیه تورم کیهانی است که معمولا به عنوان «مهبانگ» از آن یاد میشود؛ این دوره با افزایش فوقالعاده حجم جهان همراه بود، به طوری که جهان تحت تاثیر انرژی فراوان به سرعت به اندازهای بزرگتر شد تا در نهایت امکان تشکیل نخستین اتمها و سپس نخستین ستارهها و کهکشانها را فراهم کرد.
پس از این دوره، یک دوره دیگر به نام «دوره ماده محور» آغاز شد که حدود ۴۷ هزار سال پس از مهبانگ آغاز گشت، اما در حدود ۱۰ میلیارد سال پس از مهبانگ، دوره ماده محور به طور ناگهانی پایان یافت و جهان بار دیگر به سرعت شروع به انبساط کرد که همچنان ادامه دارد و در حال حاضر در زمانهای موسوم به دوره انرژی تاریک قرار داریم.
به دلیل وجود این دورههای مختلف انبساط، نور کهکشان JADES-GS-z14-0 فقط حدود ۱۳.۵ میلیارد سال در راه بوده تا به تلسکوپ جیمز وب و زمین برسد، هرچند که منبع آن اکنون بسیار دورتر از ۱۳.۵ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد.
برای جلوگیری از ایجاد سردرگمی، اخترشناسان از دو مقیاس اندازهگیری فاصله استفاده میکنند، یک فاصله «هممتحرک» که انبساط جهان را به عنوان یک عامل حذف میکند و یک فاصله «واقعی» که آن را شامل میشود. بنابراین فاصله هممتحرک JADES-GS-z14-0 حدود ۱۳.۵ میلیارد سال نوری است، در حالی که فاصله واقعی آن ۳۳.۸ میلیارد سال نوری میباشد.
کهکشان JADES-GS-z14-0 و دیگر کهکشانهای دوردست همیشه قابل مشاهده نخواهند بود. انبساط جهان به این معناست که در حدود ۲ تریلیون سال دیگر، هر گونه موجودیت هوشمندی که جایگزین بشر در کهکشان راه شیری شود، دیگر قادر به دیدن کهکشانهایی که فراتر از گروه محلی انسانها هستند، نخواهد بود.