نخستین اندازه‌گیری فراوانی فلزی کهکشانی دورتر از ۱۲ میلیارد سال پیش
شکل ۱: طیف کهکشان با خطوط مشکی و خطای اندازه‌گیری با خطوط قرمز نشان داده شده است. محور افقی طول‌موج رصدی و محور عمودی شار انرژی است. خطوط نشری هیدروژن، اکسیژن، و نئون با خط‌چین عمودی نشان داده شده است.
دانش ما درباره‌ی کهکشانهای دور و تحول و شکل‌گیری آن‌ها در سال‌های اخیر به واسطه‌ی ابزارهای فروسرخ جدید متحول شده است. نور مرئی کهکشانهای دور (در انتقال‌به‌سرخ حدود ۲) به علت انبساط کیهان به طول‌موج‌های بلندتر فروسرخ نزدیک انتقال پیدا می‌کند، به همین علت برای رصد کهکشانهای دور در نور مرئی احتیاج به ابزارهای فروسرخ داریم. نور مرئی کهکشان‌ها خطوط طیفی بسیار مهم و جالبی دارد که با استفاده از آن‌ها می‌توان به ستاره‌زایی، میزان غبار، فراوانی فلزی، و ویژگی‌های سیاهچاله‌ها پی برد. ابزارهایی مانند طیف‌سنج فروسرخ ماسفایِر(۱) بر روی تلسکوپ کک(۲) و کِی‌ماس(۳) بر روی تلسکوپ وی‌اِل‌تی(۴) به پیشرفت دانش ما در این زمینه کمک بسزایی در سال‌های اخیر کرده‌اند.
با این وجود تا کنون هیچ داده‌ی طیفی مرئی از کهکشانهای دورتر در انتقال‌به‌سرخ ۴ به بالا وجود نداشته است. در این انتقال‌به‌سرخ‌ها خطوط اصلی مرئی به بخشی از طیف فروسرخ انتقال پیدا می‌کنند که به علت پس‌زمینه‌ی حرارتی جو زمین رصد آن‌ها از روی زمین ممکن نیست. تنها اطلاعات ما از خطوط طیفی مرئی این کهکشان‌ها تا کنون وابسته به تکنیک‌ها نورسنجی و بزرگنمایی گرانشی است. تلسکوپ فضایی جیمز وِب(۵) که سال آینده پرتاب خواهد شد رصد و مطالعه‌ی این کهکشان‌ها را ممکن خواهد ساخت. در این میان، مقاله‌ی پیش رو توانسته است برای نخستین بار فراوانی عناصر گازی کهکشانی را در انتقال‌به‌سرخ ۴.۴ با استفاده از طیف‌سنج ماسفایر اندازه‌گیری کند و پیش‌نمایشی برای رصدهای آینده‌ی جیمز وب باشد. این کهکشان به طور تصادفی رصد شده است (به این معنا که در لیست اولیه‌ی کهکشانهای نشانه‌گرفته‌شده تصور می‌کردند این کهکشان بسیار نزدیک‌تر باشد اما پس از رصد مشخص شد که کهکشانی دور بوده است) و نام آن GOODSN-17940 است.
شکل ۱ طیف مرئی این کهکشان را نشان می‌دهد (خطوط سیاه) و خطوط نشری اکسیژن، نئون، و هیدروژن در آن نشان داده شده‌اند. داده‌های رصدی نشان می‌دهند که این کهکشان نسبت به کهکشانهای با جرم مشابهش ستاره‌زایی بسیار بالایی دارد. همچنین خطوط طیفی هیدروژن نشان از میزان غبار زیاد در این کهکشان دارند، اما فراوانی فلزی آن (با استفاده از خطوط نئون و هیدروژن) فقط ۲۰ درصد فراوانی فلزی خورشید است (معمولا میزان غبار و فراوانی فلزی با هم رابطه دارند). چنین رصدهایی را در آینده می‌توان با تلسکوپ فضایی جیمز وب تا انتفال‌به‌سرخ ۱۰ انجام داد. رصد خطوط طیفی دیگر به ما کمک خواهد کرد که ویژگی‌های این کهکشان را با دقت بیشتری اندازه‌گیری کنیم و روند تحول کهکشان‌ها را از انتقال‌به‌سرخ‌های بالا تا کنون دنبال کنیم.
(۱) MOSFITR
(۲) Keck
(۳) KMOS
(۴) VLT
(۵) James Webb Space Telescope – JWST
عنوان اصلی مقاله: The MOSDEF Survey: First Measurement of Nebular Oxygen Abundance at z>4
نویسندگان: Shapley, A. et. al
این مقاله در نشریه ApJ Letters منتشر شده است.
لینک مقاله‌ی اصلی: https://arxiv.org/abs/1707.05331
گردآوری: آیرین شیوایی
