شکل ۱: طیف فرابنفش ترکیبی از ده کهکشان این مقاله. خط نشری لیمان-آلفا و خطوط نشری دیگر با رنگ مشکی نشان داده شده‌اند. خطوط جذبی با رنگ قرمز نشان داده شده‌اند.
رصدهای عمیق نشان می‌دهند که تعداد کهکشان‌های جوان در چند میلیارد سال اولیه‌ی کیهان رو به افزایش بوده است. این کهکشان‌ها در مقایسه با کهکشان‌های معمول در زمان‌های دیرتر، کم‌جرم‌تر، کوچکتر هستند و ستاره‌زایی بیشتر و خطوط نشری قوی‌تری دارند. اما به علت کم‌نور بودنشان به سختی می‌توان فراوانی فلزی (فراوانی عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم) و شرایط یونیزاسیون آن‌ها را بررسی کرد. در این مقاله، جمعیتی از کهکشان‌های دوره‌های میانه (در انتقال‌به‌سرخ ۲.۴ تا ۳.۵) که ویژگی‌های مشابه کهکشان‌های اولیه را دارند بررسی شده‌اند. این کهکشان‌های کم‌جرم و بسیار فشرده به سرعت ستاره‌زایی می‌کنند به طوری که می‌توانند در چند ده میلیون سال جرمشان را دو برابر کنند. این کهکشان‌ها را از روی طیف فرابنفش بسیار آبی‌شان شناسایی کرد. چنین کهکشان‌های جوانی مراحل اولیه‌ی شکل‌گیری ساختارهای کهکشانی و غنی‌شدن فلزی کهکشان‌ها را نشان می‌دهند که بسیار تحت تاثیر برخورد‌های کهکشانی و جریان‌های بیرون‌رونده‌ی مواد هستند. از طرف دیگر این کهکشان‌های نادر ویژگی‌های طیفی بسیار خاصی دارند که احتمال می‌رود تاثیر بسزایی در دوران بازیونش کیهانی داشته‌اند.
مولفان این مقاله از دسته‌ی بزرگی از کهکشان‌های واقع در انتقال‌به‌سرخ بالای ۲، ۱۰ کهکشان انتخاب کرده‌اند که ویژگی‌هایی مشابه با کهکشان‌های اولیه دارند و دارای هسته‌ی کهکشانی فعال نیستند. آن‌ها این کهکشان‌ها را با طیف‌سنج تلسکوپ VLT واقع در شیلی رصد کرده‌اند. در شکل ۱ طیف فرابنفش و در شکل ۲ تصاویر این ۱۰ کهکشان را می‌بینید. دو تا از این کهکشان‌ها نشانه‌های برخورد کهکشانی دارند.
با استفاده از مدل‌های فوتو-یونیزاسیون و خطوط نشری و جذبی در طیف رصد‌شده فرابنفش، مولفان فراوانی فلزی و شدت میدان یونش این کهکشان‌ها را محاسبه کرده‌اند. بر اساس این محاسبات، این ده کهکشان در بین کم‌فلزترین کهکشان‌های شناخته‌شده در انتقال‌به‌سرخ‌های بالا قرار می‌گیرند. از طرف دیگر، شدت بالای میدان یونش در این کهکشان‌ها نشان‌دهنده‌ی حضور ستاره‌های بسیار جوان و پرجرم است.
شکل ۲: ریخت‌شناسی کهکشان‌ها در تصاویر فرابنش هابل. همه‌ی این کهکشان‌ها بسیار فشرده هستند و از نظر ریخت‌شناسی بسیار متنوع هستند.
مولفان مقاله متوجه شده‌اند که کهکشان‌هایشان ۲ تا ۱۰ بار از رابطه‌ی اساسی فراوانی فلزی فاصله دارند. رابطه‌ی اساسی فراوانی فلزی رابطه‌ای بین جرم ستاره‌ای، فراوانی فلزی، و ستاره‌زایی کهکشان‌هاست که در طول زمان با نرخ بیرون‌روی و درون‌ریزی مواد به کهکشان‌ها تنظیم می‌شود. مکان رصدشده‌ی این کهکشان‌ها در این رابطه نشان می‌دهد که این کهکشان‌ها احتمالا از تعادل خارج شده‌اند. خارج شدن از تعادل ممکن است ناشی از بادهای ستاره‌ای شدید باشد. این کهکشان‌های جوان گرچه گازهای خالص اولیه ندارند، اما آنقدر جوان هستند که مشابه‌های خوبی برای کهکشان‌های اولیه به حساب می‌آیند و مطالعه‌ی آن‌ها دانش ما را درباره‌ی تحول کهکشان‌های اولیه افزایش می‌دهند.
عنوان اصلی مقاله: Analogues of primeval galaxies two billion years after the Big Bang
نویسندگان: Ricardo Amorín; et al
این مقاله در نشریه‌ی Nature Astronomy چاپ شده است.
لینک مقاله‌ی اصلی: http://www.nature.com/articles/s41550-017-0052
گردآوری: آیرین شیوایی
