دانشمندان به‌تازگی فرآیندهای شکل‌گیری برخی از اولین کهکشان‌های جهان را در دوره‌ی پرتلاطم طلوع کیهانی شناسایی کرده‌اند.

رصدهای تلسکوپ فضایی جیمز وب از جهان آغازین در حدود ۱۳٫۳ تا ۱۳٫۴ میلیارد سال پیش، یعنی درست چند صد میلیون سال پس از بیگ‌بنگ، نشانه‌های آشکار از ذخایر گازی را که فعالانه به سه کهکشان تازه شکل‌گرفته و درحال رشد تبدیل شده‌اند، آشکار کرده است. به گفته‌ی کاسپر الم هینتز، اخترفیزیک‌دان مؤسسه‌ی نیلز بور دانمارک:

می‌توان گفت این رصدها اولین تصویرهای مستقیم از شکل‌گیری کهکشان‌هایی هستند که تاکنون دیده‌ایم. درحالی‌که تلسکوپ جیمز وب در گذشته کهکشان‌ها‌ی اولیه را در مراحل بعدی تکامل به ما نشان داده بود، در اینجا شاهد تولد و بنابراین پی‌ریزی اولین منظومه‌های ستاره‌ای جهان هستیم.

یک میلیارد سال آغازین جهان پس از بیگ‌بنگ که با عنوان طلوع کیهانی نیز شناخته می‌شود، در دو چیز پوشیده شده است: مجموعه‌ای از رمزورازها و مهی از هیدروژن خنثی که به جهان نفوذ کرد و مانع از حرکت آزادانه‌ی نور شد. اولی در واقع پیامد مستقیم و طبیعی دومی محسوب می‌شود، زیرا نور ابزاری است که برای درک جهان در اختیار داریم.

تلسکوپ فضایی جیمز وب برای نفوذ به مه آغازین طراحی شد؛ زیرا طول موج‌های فروسرخ که جیمز وب در آن‌ها به رصد کیهان می‌پردازد، راحت‌تر در آن مه نفوذ و فراتر از سایر طول موج‌ها حرکت می‌کنند. آنچه می‌خواهیم بدانیم این است که چگونه همه چیز گرد هم آمد؛ از سوپ پلاسمای داغ آغازین، اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها تا مهی که زیر نور اجرام آغازین بود و جهانی که اولین گام‌های خود را برمی‌داشت.

هینتز و گروه بین‌المللی او از چشم فروسرخ قدرتمند تلسکوپ جیمز وب برای جستجو در طلوع کیهانی استفاده کردند و موفق شدند به سیگنالی از سه کهکشان برسند. به‌طور خاص این سیگنال از هیدروژن خنثی در اطراف کهکشان‌ها سرچشمه می‌گرفت، زیرا گاز نور کهکشان‌ها را جذب و دوباره ساطع می‌کند.

کهکشان‌های یادشده در فاصله‌ی ۴۰۰ تا ۶۰۰ میلیون سال پس از بیگ‌بنگ وجود داشتند که طول عمر آن به ۱۳٫۸ میلیارد سال می‌رسد. به این ترتیب این کهکشان‌ها اولین کهکشان‌هایی هستند که تاکنون کشف شده‌اند. هینتز توضیح می‌دهد:

این کهکشان‌ها جزیره‌هایی درخشان در دریایی از گاز خنثی و بی‌اثر هستند.

علاوه بر این، پژوهشگرها توانستند منابع گازی اطراف کهکشان‌ها را از گازهای خنثای میان‌کهکشانی تشخیص دهند. این منابع گازی بخش بسیاری بزرگی از هر کهکشان را در برمی‌گیرند و نشان می‌دهند که به صورت فعال در ماده‌ی کهکشانی شکل‌ گرفته‌اند. مقدار زیاد این گاز همچنین نشان می‌دهد که در زمان رصدها، ستاره‌های زیادی در مرحله‌ی تولد به سر می‌بردند. به گفته‌ی داراچ واستون، کیهان‌شناس مؤسسه‌ی نیلز بور:

در طی چندصد میلیون‌سال پس از بیگ‌بنگ، اولین ستاره‌ها پیش از آنکه ستاره‌ها و گازها به کهکشان‌ها تبدیل شوند، شکل گرفتند. ما در رصدهایمان شاهد آغاز این فرآیند هستیم.

هنوز پرسش‌های زیادی درباره‌ی طلوع کیهانی داریم. فعلا داده‌هایی سطحی در اختیار داریم و رازهای زیادی در هیدروژن خنثی نهفته‌‌اند که در انتظار اکتشاف به سر می‌برند؛ اما کهکشان‌هایی که توسط هینتز و گروهش کشف شدند، گامی روبه جلو به شمار می‌روند. حالا که می‌دانیم این کهکشان‌ها وجود دارند، می‌توانیم به شکلی دقیق‌تر به آن‌ها نگاه کنیم و فرآیند شکل‌گیری کهکشان‌ها را بهتر درک کنیم. به گفته‌ی گابریل برامل از مؤسسه‌ی نیلز بور:

یکی از بنیادی‌ترین پرسش‌های ما انسان‌ها این است: ما از کجا آمده‌ایم؟ در اینجا با بررسی لحظه‌ی ایجاد اولین ساختارهای جهان یک قدم به حل معما نزدیک شدیم. این فرآیند را در آینده بیشتر بررسی خواهیم کرد و تا آن زمان حتی می‌توانیم قطعات بیشتری از پازل را با یکدیگر ترکیب کنیم.

یافته‌های پژوهش در مجله‌ی ساینس منتشر شده است.