كشف بزرگ توسط تلسكوپی كه در آستانه بازنشستگی است؛

نگاه به فصل اول کتاب جهان با کمک آخرین جستجوهای هابل

نگاه به فصل اول کتاب جهان با کمک آخرین جستجوهای هابل

روز گذشته ناسا از کشف جدید تلسکوپ فضایی هابل پرده برداشت و اعلام نمود این تلسکوپ فضایی قدرتمند موفق به رصد دورترین ستاره ای که تابحال دیده شده، گشته است. این ستاره که نامشˮایرندلˮ است، ۱۲.۹ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد.


به گزارش اسمارت کاور به نقل از ایسنا، تلسکوپ فضایی هابل ناسا که ۳۲ سال پیش به فضا پرتاب شد، حال که لحظات پایانی مأموریت خویش را می گذراند، شگفتی آفرینی کرده است و توانسته نور ستاره ای که در اولین ۱ میلیارد سال بعد از تولد کیهان در بیگ بنگ به وجود آمده است را شناسایی کند. این ستاره تازه کشف شده که ایرندل (Earendel) نام دارد، به قدری دور است که نور آن ۱۲.۹ میلیارد سال طول کشیده تا به زمین برسد. ستاره شناسان می گویند ایرندل کمتر از ۱ میلیارد سال بعد از بیگ بنگ شکل گرفته است.
دانشمندان نام مستعار ستاره را "ایرندل" گذاشته اند، چون که معنای قدیمی این واژه "ستاره صبح" یا "نور درحال طلوع" است. "ایرندل" که نام فنی آن WHL0137-LS است، حداقل ۵۰ برابر جرم خورشید و میلیونها بار روشن تر از آن است.
این رصد یگ گام بسیار چشم گیر در مأموریت هابل طی این دوران به حساب می آید و میتوان گفت در مقایسه با موارد دیگر میتوان این کشف را یک رکورد بسیار قابل ملاحظه برای این تلسکوپ در نظر گرفت. آخرین باری که هابل این رکورد را شکست، در سال ۲۰۱۸ بود که توانست حضور یک ستاره درخشان را شناسایی کند. این ستاره زمانی وجود داشت که کیهان حدود ۴ میلیارد سال سن داشت (یا ۳۰ درصد از سن کنونی خود) و آن زمانی بود که ستاره شناسان از آن بعنوان "انتقال به سرخ ۱.۵" (redshift 1.5) یاد می کنند. علت این امر که دانشمندان از کلمه "انتقال به سرخ" استفاده می نمایند، این است که با انبساط کیهان، نور از اجسام دور کشیده شده یا به طول موج های طولانی تر و قرمزتر در هنگام حرکت به سمت ما، منتقل می شود.
انتقال به سرخ یا سرخ گَرایی، پدیده ای است که در آن نور گسیل شده از یک جرم (امواج مرئی، فرابنفش، پرتو ایکس، پرتو گاما و...) به سمت طول موج قرمز در انتهای طیف می رود. یعنی نوری که توسط طیف سنج ثبت می شود، طول موجی بلندتر و بسامدی کمتر از نور گسیل شده از منبع دارد.
اما ستاره تازه کشف شده به قدری دور است که نور آن ۱۲.۹ میلیارد سال طول کشیده تا به زمین برسد و مانند زمانی که جهان تنها ۷ درصد سن کنونی خود بود، در انتقال به سرخ ۶.۲ ظاهر شد. کوچک ترین اجرامی که قبلا در چنین فاصله ای دیده شده اند، خوشه های ستاره ای هستند که در کهکشان های اولیه بوجود آمده اند.


"برایان ولچ" (Brian Welch)، ستاره شناس دانشگاه جانز هاپکینز در بالتیمور که از نویسندگان اصلی این مطالعه است، درباره این کشف باورنکردنی اظهار داشت: در ابتدا حدودا اصلا آنرا باور نکردیم، چون که این ستاره نسبت به ستاره پیشین کشف شده در فاصله بسیار دورتری نسبت به ما وجود داشت و انتقال به سرخ آن هم متفاوت بود. این کشف حاصل داده های جمع آوری شده در طول برنامه RELICS (بررسی خوشه ای عدسی بازیونیده شدن) هابل در مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی (STScI) است.
"ولچ" در ادامه درباره این کشف اظهار داشت: معمولاً در این فواصل، کل کهکشان ها مانند لکه های کوچک به نظر می رسند و نور میلیونها ستاره با هم ترکیب می شوند. کهکشان میزبان این ستاره با همگرایی گرانشی بزرگ نمایی و خم شده و به هلالی دراز تبدیل گشته است که ما آنرا "کمان خورشید" نامیده ایم.
پس از مطالعه دقیق کهکشان، "ولچ" به این نتیجه رسید که یکی از خصوصیت های یک ستاره بسیار بزرگ نمایی شده است که او آنرا "ایرندل" نامید که در انگلیسی باستانی به مفهوم "ستاره صبحگاهی" است. این کشف، نوید باز شدن رموز یک دوره ناشناخته از شکل گیری ستاره های بسیار اولیه را دل خود دارد.
"ولچ" در ادامه اظهار نمود: "ایرندل" از مدت ها پیش وجود داشته است و امکان دارد مواد اولیه مشابهی با ستاره های اطراف ما نداشته باشد. مطالعه ستاره "ایرندل" همانند پنجره ای رو به دوره ای از جهان است که ما با آن ناآشنا هستیم. رخ دادن این اتفاق همانند آن است که ما درحال خواندن یک کتاب واقعا جالب بودیم، اما با فصل دوم شروع کردیم و الان فرصتی خواهیم داشت که ببینیم همه چیز چگونه شروع شده است.
"اریک زکریسان" (Erik Zackrisson)، محقق دانشکده فیزیک و نجوم دانشگاه اوپسالا در سوئد و یکی از محققان این مطالعه در اینباره اظهار داشت: یک پیشبینی نظری دیرینه وجود دارد که ستاره هایی که صرفاً از عناصری که اندکی بعد از بیگ بنگ شکل گرفته اند (هیدروژن، هلیوم و مقادیر کمی لیتیوم) باید از ستاره هایی که امروز تشکیل می شوند، پرجرم تر باشند. این ستارگان اولیه که با عنوان "ستارگان جمعیت ۳" (Population III stars) شناخته می شوند، تابحال از دید ناظران دور بوده اند، اما اگر همانند "ایرندل" در معرض بزرگنمایی بسیار بالا با همگرایی گرانشی قرار گیرند، میتوان آنها را شناسایی کرد.
همگرایی گرانشی هنگامی روی می دهد که نور یک چشمه درخشان بسیار دور (مانند یک اختروش) در مسیرش تا رصدگر، از کنار جسم پرجرم دیگری (مانند یک خوشه کهکشانی) بگذرد و مسیرش خمیده شود. جسم میانی عدسی گرانشی نامیده می شود. این پدیده یکی از پیشبینی های نظریه نسبیت عام اینشتین است. بر مبنای نسبیت عام، جرم می تواند فضازمان را خمیده کند و در نتیجه میدان گرانشی ای بسازد که می تواند نور را منحرف کند.
محققان دخیل در این مطالعه بسیار مهم تخمین می زنند که "ایرندل" حداقل ۵۰ برابر جرم خورشید ما و میلیونها برابر درخشان تر از آن است و با پرجرم ترین ستاره های شناخته شده رقابت می کند. اما حتی چنین ستاره درخشان و با جرم بسیار بالایی هم بدون کمک بزرگنمایی طبیعی بوسیله ی یک خوشه کهکشانی عظیم که در این مورد به نام WHL0137-08 شناخته می شود و بین ما و "ایرندل" قرار دارد، غیر ممکن خواهد بود. جرم این خوشه کهکشانی تار و پود فضا را خم می کند و ذره بین طبیعی قدرتمندی را بوجود می آورد که نور اجرام دور پشت آنرا خم کرده و به شدت تقویت می کند. این همگرایی گرانشی نور کهکشان میزبان "ایرندل" را به هلال درازی که محققان آنرا "کمان خورشید" نامیده اند، خم کرده است. به لطف همسویی نادر ستاره با این خوشه کهکشانی بزرگ کننده، ستاره "ایرندل" مستقیما روی موجی در بافت فضا یا بسیار نزدیک به آن ظاهر می شود. این امواج که در علم نورشناسی از آنها با واژه سوزاننده یاد می شود، حداکثر بزرگنمایی و روشنایی را عرضه می دهد.


این امواج سوزاننده سبب می شود که ستاره "ایرندل" از درخشش عمومی کهکشان اصلی خود بیرون بیاید و روشنایی آن هزار برابر یا بیشتر شود. در این مرحله اخترشناسان نمی توانند تعیین کنند که آیا "ایرندل" یک ستاره دوگانه است یا خیر، اما بیشتر ستارگان پرجرم حداقل یک ستاره همراه کوچکتر دارند. ستاره دوگانه یک سامان ستاره ای است که در آن دو ستاره به دور مرکز سنگین سراسری مشترک میان خود گردش می کنند.
اخترشناسان اعتقاد دارند که "ایرندل" طی سالهای آینده هم همچنان بسیار بزرگ باقی خواهد ماند و در اواخر سال ۲۰۲۲ توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب رصد خواهد شد. حساسیت بالای وب به نور مادون قرمز به کسب اطلاعات بیشتر در مورد "ایرندل" منجر خواهد شد.
"خوزه ماریا دیگو" (Jose Maria Diego) از دیگر محققان دخیل در این پروژه اظهار داشت: تصاویر و طیف های به دست آمده توسط تلسکوپ فضایی جیمزوب به ما اجازه خواهند داد تا تایید نماییم که "ایرندل" واقعا یک ستاره است و سن، دما، جرم و شعاع آنرا شناسایی نماییم. ترکیب مشاهدات هابل و وب به ما امکان خواهد داد در مورد ریز لنزهای این خوشه کهکشانی که می تواند شامل اجرام عجیب و غریب مانند سیاهچاله های اولیه باشد هم بیاموزیم.
"ولچ" اظهار داشت: با کمک تلسکوپ وب، ما امکان دارد ستاره هایی که حتی دورتر از "ایرندل" هستند را هم ببینیم که این امر فوق العاده هیجان انگیز خواهد بود. تا جایی که بتوانیم به عقب بر خواهیم گشت. من دوست دارم ببینم که وب با کشف خود این رکورد را خواهد شکست یا خیر.

از تلسکوپ هابل چه می دانیم؟


"هابل" پروژه مشترک ناسا و آژانس فضایی اروپا و کانادا است و بیشتر از سه دهه به رصد فضا پرداخته است. این تلسکوپ بیشتر از ۱.۵ میلیون رصد انجام داده و بیشتر از ۱۸ هزار مقاله علمی برپایه داده های آن انتشار یافته است. هابل با سرعت ۲۷ هزار و ۳۰۰ کیلومتر بر ساعت مدار زمین را دور می زند و در فاصله ۵۴۷ کیلومتری زمین قرار دارد. این تلسکوپ در ماه آوریل سال ۱۹۹۰ توسط موشک فضایی دیسکاوری از پایگاه فضایی کندی در فلوریدا به فضا ارسال شد. "هابل" یکی از بزرگترین و پرکاربردترین تلسکوپ ها به شمار می آید.
هابل قوی ترین تلسکوپ جهان است و در سه دهه مشاهدات فضا، این تلسکوپ نگاه ما را به جهان تغییر داده است. این تلسکوپ یکی از مهم ترین مأموریت های کیهانی ناسا تابحال بوده که به مدت ۳۲ سال درحال فعالیت است و ناسا امیدوار است سالهای بیشتری هم فعالیت کند. این تلسکوپ سیارات فراخورشیدی، کهکشان های دور و ماده تاریک را مورد مطالعه قرار داد.
به طور کلی این تلسکوپ تابحال بیشتر از یک میلیون رصد انجام داده است که نتیجه ی آن تصاویری خیره کننده از ستارگان، ابرنواخترها و کهکشان هایی در شکل ها و اندازه ی مختلف بوده است.
دوربین های هابل تصاویر را به رنگ خاکستری ثبت می کنند، اما ناسا به آنها رنگ می بخشد. به صورت معمول این کار را برای مشخص کردن خصوصیت ها و مواد شیمیایی مختلف انجام می دهد. هابل همینطور تصاویری از بزرگنمایی سیارات منظومه ی شمسی ثبت کرده است که خصوصیت ها و جزئیات جدیدی از سطح این سیارات را نمایان می کند. این تلسکوپ تصاویری از فصل های سیاره زحل و تصاویری از مشتری و نپتون را به معرض نمایش گذاشته است.
یکی از منحصر به فردترین تصاویر هابل تصویری از گسترده ترین و عمیق ترین بخش قابل رؤیت جهان را عرضه می دهد. هابل می تواند نور کهکشان هایی که تنها ۵۰۰ میلیون سال نوری بعد از مه بانگ تشکیل شده اند را دریافت کند و در این تصویر بعضی از کهکشان ها به همین میزان قدمت دارند.
هابل در سال ۱۹۹۵ تصویری از تشکیل یک ستاره ثبت نمود و توجه ها را به یک منطقه در سحابی عقاب جلب کرد. این منطقه ۶۵۰۰ سال نوری با زمین فاصله دارد و ستون های آفرینش نامیده می شود. هابل چندین بار لنزهای خویش را به سمت آن گرفت و تصاویری از آن ثبت نمود. این تلسکوپ تصویری از ستون های آفرینش در محدوده ی نور مادون قرمز هم گرفته است.
اولین تصویری که هابل ثبت کرد، از تصاویری که تلسکوپ های زمینی ثبت می کردند، بسیار شفاف تر بود؛ البته این تصویر در مقابل شاهکارهایی که بعد از آن ثبت کرد، یک تصویر معمولی است.
مدتی کوتاهی بعد از آن که هابل به فضا پرتاب شد، در سال ۱۹۹۳ نقصی در آینه هابل سبب مخدوش شدن تصاویر آن شد، بنابراین فضانوردانی برای حل این مشکل به فضا اعزام شدند. به صورت کلی تابحال پنج بار فضانوردان به تعمیر و بروزرسانی هابل پرداخته اند. اما از سال ۲۰۱۱ که شاتل فضایی ناسا بازنشسته شد، موشک فضایی دیگری قادر به سفر به هابل نبوده است.
در سال ۱۹۹۸ ستاره شناسان با استفاده از هابل دریافتند که جهان سریع تر از آن چه تصور می شد، درحال انبساط است. پیش از این دانشمندان تصور می کردند که بعد از مه بانگ جهان با سرعت منبسط شده و سپس سرعت آن کاسته شده است. محققان این تحقیقات در سال ۲۰۱۱ نوبل دریافت نمودند. محققان همینطور برای اندازه گیری سرعت انبساط جهان از هابل کمک گرفتند و واحد اندازه گیری آنرا "ثابت هابل" نامیدند. این اندازه گیری به آنها در تشخیص سن جهان کمک کرد. دانشمندان باور دارند جهان ۱۳.۸ میلیارد سال قدمت دارد.
در سال ۲۰۰۵ هابل موفق به رصد دو قمر ناشناخته ی سیاره کوتوله پلوتو شد. تلسکوپ های زمینی تنها یک قمر به نام شارون را رصد کرده بودند. ستاره شناسان قمرهای تازه کشف شده را هیدرا و نیکس نامیدند. یک سال بعد هابل جرم آسمانی بزرگ تری نسبت به پلوتو در کمربند کویپر یافت. این مورد سبب شد سیاره بودن پلوتو زیر سؤال برود. امروزه پلوتو در دسته ی سیاره های کوتوله قرار می گیرد.
اگرچه سیاراتی که به دور ستاره های دیگری می چرخند، برای رصد بسیار دور هستند، اما این تلسکوپ کشف های قابل توجهی درباره این سیارات فراخورشیدی داشته است. هابل مولکول های آلی و دی اکسید کربن را در سیارات فراخورشیدی کشف کرده است. در سال ۲۰۱۹ هابل شواهدی از بخار آب در یک سیاره ی فراخورشیدی یافت. نخستین تصویر از جهان بیرون از منظومه ی شمسی توسط هابل در سالهای ۲۰۰۴ و ۲۰۰۶ به ثبت رسید. این تصویر سیاره ی فُم الحوت یا دهان ماهی را نشان داده است. هابل اطلاعات زیادی در مورد ماده ی تاریک به دانشمندان داده است. این تلسکوپ به ستاره شناسان امکان نقشه برداری از پراکندگی ماده ی تاریک در جهان را داد.




رقیب هابل چه خصوصیت هایی دارد؟


۲۵ دسامبر ۲۰۲۱، ناسا تلسکوپ قدرتمند دیگری معروف به "جیمز وب" را که اغلب بعنوان جانشین "هابل" از آن یاد می شود، پرتاب کرد. "وب" اغلب بعنوان جانشین یا جایگزین "هابل" توصیف می شود، اما به رغم تعداد انگشت شماری مشکل در طول این سال ها، ابزارهای علمی "هابل" همچنان قوی هستند. نمی توان گفت "وب" جایگزین "هابل" خواهد شد، چون که "هابل" همچنان درحال رصد کیهان است و ناسا امیدوار است تا چند سال دیگر، احیانا تا دهه ۲۰۳۰ هم بتواند از آن استفاده نماید. هابل می تواند نورهای محدوده طول موج حدود ۲۰۰ نانومتر (nm) تا ۲.۴ میکرون را ببیند، در حالیکه برد وب از حدود ۶۰۰ نانومتر تا ۲۸ میکرون است. گفتنی است وب گرچه برای کاوش در طیف نور مادون قرمز طراحی شده، اما همچنان قادر خواهد بود قسمت قرمز/نارنجی طیف نور مرئی را هم مشاهده کند.
البته گرچه هابل برای فعالیت در طیف فروسرخ طراحی نشده، اما توانایی مشاهده مقداری نور فروسرخ را هم دارد. برای مثال در سال ۲۰۱۳، تیم هابل یک تصویر مادون قرمز خیره کننده از سحابی سر اسب را منتشر نمود.
هابل برای چندین دهه تصاویر خیره کننده ای از جهان را در اختیار ما قرار داده است و وضوحی مشابه وب دارد. بر مبنای اطلاعات ناسا، تفکیک پذیری زاویه ای وب یا وضوح دید آن مانند هابل خواهد بود. بنابر اطلاعات ناسا، تصاویر وب به همان وضوح تصویر هابل خواهند بود. به قول ناسا، وضوح وب به آن اجازه خواهد داد تا بتواند جزئیات یک شی به اندازه یک پنی ایالات متحده را از فاصله ۲۴ مایلی(۴۰ کیلومتری) مشاهده کند. به رغم این شباهت، وب آینه بسیار بزرگ تری نسبت به هابل دارد.
قدرت تفکیک پذیری زاویه ای(Angular resolution) یا تفکیک پذیری فضایی(spatial resolution) یا وضوح فضایی، قدرت هر نوع سیستم تولید کننده ی تصویر همچون تلسکوپ رادیویی یا اپتیکی، میکروسکوپ، دوربین و یا چشم انسان برای متمایزسازی جزئیات یک شی را می گویند. بنابراین قدرت تفکیک پذیری زاویه ای از اصلی ترین مشخصه های وضوح تصویر است.
ناسا توضیح داده است که وب با رصد در طیف مادون قرمز، به دانشمندان این امکان را خواهد داد که گوشه و کنار جهان را ببینند. وب باید عمیق تر از پیش کیهان را رصد کند و کهکشان هایی را که بعد از بیگ بنگ شکل گرفتند، شناسایی کند. شناسایی این کهکشان ها به علت دور دست بودن و نور کم برای هابل چندان امکانپذیر نیست. گفتنی است طراحی جیمز وب در ابتدا در دهه ۱۹۹۰ مطرح شده بود و هزینه ای ۵۰۰ میلیون دلاری هم برای ساخت آن در نظر گرفته شده بود، اما طراحی مجدد و تاخیرهای پیاپی، هم هزینه ساخت آنرا افزایش داد و هم تاریخ پرتاب آنرا به تعویق انداخت.
وب به چهار ابزار علمی جهت کمک به مشاهدات خود مجهز است. اینها شامل دوربین مادون قرمز نزدیک(NIRCam)، طیف نگار مادون قرمز نزدیک(NIRSpec)، ابزار مادون قرمز میانی(MIRI) و سنسور هدایت دقیق/تصویرگر مادون قرمز نزدیک و طیف نگار بدون شکاف(FGS-NIRISS) هستند. تلسکوپ فضایی جیمز وب حاصل تلاش مشترک ناسا، آژانس فضایی اروپا و آژانس فضایی کانادا است.
دوربین فیلتردار مجهز به سنسورهای دقیق FGS-TFI برای تصاویر با وضوح تصویری بالا از سایر اجرام آسمانی هم توسط آژانس فضایی کانادا ساخته شده و سه سال پیش در اختیار ناسا قرار گرفته است. تلسکوپ "جیمزوب" به افتخار "جیمز ای. وب" که از سال ۱۹۶۱ تا ۱۹۶۸ بعنوان مدیر ناسا مشغول به کار بوده و نقش مهمی در برنامه فضایی آپولو داشته، نامگذاری شده است.




منبع:

1401/01/12
13:26:24
5.0 / 5
203
مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)

تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب
لطفا شما هم نظر دهید
= ۳ بعلاوه ۱
اسمارت کاور
smartcover.ir - مالکیت معنوی سایت اسمارت كاور متعلق به مالکین آن می باشد