از ستاره صبحدم تا جهان پادماده‌ای که زمان در آن عقب می‌رود

 

کمتر روزی را می توان یافت که در آن خبر تازه ای از اکتشافات جدید در کیهان شناسی و نجوم منتشر نشود. کشف سیاهچاله ای در مرکز یک کهکشان مارپیچی، جستجوی نشانه های حیات در سیارات فراخورشیدی و یا سیارک های دوردست، رصد دورترین ستاره ها یا کهکشان ها معمولا از جمله موضوعاتی به شمار می روند که هر از گاهی در صدر اخبار علمی قرار می گیرند. در این یادداشت نگاهی خواهیم انداخت به برخی از جدیدترین تحولات مرتبط با نجوم و کیهان شناسی در ماه اخیر.

تلسکوپ فضایی جیمز وب، برای شکار امواج فروسرخ آماده می شود

با گذشت بیش از سه ماه از پرتاب تلسکوپ فضایی جیمز وب، دستگاه ها و ابزارهای رصدی این تلسکوپ طبق برنامه ریزی قبلی یکی پس از دیگری برای ورود به فاز علمیاتی آماده می شوند و بسیاری از دانشمندان بی صبرانه در انتظار دریافت نخستین مشاهدات این تلسکوپ فضایی هستند. ابزار فروسرخ میانه که یکی از مهمترین ابزارهای رصدی تلسکوپ فضایی جیمز وب است در روزهای اخیر با کاهش دما و رسیدن به دمای تقریبی بین ۳۴ تا ۳۹ کلوین (در حدود ۲۳۰- درجه سانتیگراد) به تدریج برای رسیدن به مرحله عملیاتی آماده می شود و عملا برای رسیدن به ۷ کلوین (۲۶۶- درجه سانتیگراد) یعنی دمای عملیاتی نهایی لازم، راه درازی در پیش ندارد. رصد امواج فروسرخ برای کیهان شناسان از اهمیت فراوانی برخوردار است چرا که با استفاده از طیف فروسرخ، می توان پشت دیوارهای عظیم غبارهای کیهانی و توده های متراکم سحابی و هر آنچه که آنجا پنهان شده را مشاهده کرد. تلسکوپ فضایی جیمز وب، بخش هایی از طیف فروسرخ نزدیک و فروسرخ میانه را مشاهده خواهد کرد که تلسکوپ فضایی هابل قادر به رصد آنها نبود. هرچند تلسکوپ فضایی هابل هم می توانست بخش هایی از طیف فروسرخ (و به عبارتی گذشته کیهان) را رصد کند اما اگر بخواهیم به زبان ساده بگوییم، تلسکوپ فضایی هابل می تواند اجرامی را که تنها حدود چهارصد میلیون سال پس از بیگ بنگ ایجاد شده اند ببیند در صورتی که تلسکوپ فضایی جیمز وب می تواند با استفاده از ابزارهای رصدی فروسرخ خود، کیهان جوانی را مشاهده کند که تنها حدود صد میلیون سال از عمر آن گذشته است. با این وجود، تلسکوپ فضایی هابل که از زمان پرتاب خود در سال 1990 تا کنون، سهم بزرگی در پیشبرد دانش نجوم و کیهان شناسی داشته (و احتمالا تا اواخر دهه ۲۰۳۰ یا حتی تا سال ۲۰۴۰ همچنان عملیاتی باقی خواهد ماند)، نشان داده که هنوز هم دود از کنده بلند می شود و باز هم می تواند با کشفی حیرت برانگیز، دنیای کیهان شناسی را تکان دهد. آن هم درست در زمانی که تمامی توجه ها به سوی تلسکوپ فضایی جیمز وب جلب شده است.

ارندل، ستاره صبحدم

روز چهارشنبه ۳۰ مارس مقاله ای در نیچر منتشر شد که از کشف دورترین ستاره مشاهده شده در تاریخ نجوم و کیهان شناسی خبر می داد. ستاره ارندل* که تلسکوپ فضایی هابل موفق به کشف آن شد، نام خود را از یک کلمه قدیمی انگلیسی به معنی «نور در حال  طلوع» یا «ستاره صبحگاه» است گرفته است. نور این ستاره ۱۲.۹ میلیارد سال در راه بوده تا به زمین برسد و مربوط به زمانی است که گیتی تنها حدود ۹۰۰ میلیون سال سن داشته است. این ستاره دست کم  ۵۰ برابر خورشید است و به دلیل بزرگ بودنش، احتمالا چندین میلیون سال پس از آن به شکل یک ابرنواختر منفجر شده است. در واقع درست در همین لحظه که این متن را می خوانید، چنین ستاره ای دیگر وجود ندارد و بهتر است در توصیف آن از فعل ماضی استفاده کنیم. نکته جالب توجه تر نیز اینجاست که اگرچه نور ارندل ۱۲.۹ میلیارد سال در راه بوده تا به زمین برسد اما فاصله آن با ما اینک چیزی حدود ۲۸  میلیارد سال نوری است. دلیل آن هم این است که جهان ما ایستا و ساکن نیست و خود عالم طی این ۱۲.۹ میلیارد سال که نور ارندل در راه بوده انبساط پیدا کرده است. ارندل در آن زمان تنها ۴ میلیارد سال نوری با فرم ابتدایی کهکشان راه شیری فاصله داشته اما به دلیل همین انبساط عالم، اینک این فاصله به ۲۸ میلیارد سال نوری رسیده است. این کشف تلسکوپ فضایی هابل به زودی با شروع رصدهای تلسکوپ فضایی جیمز وب، تکمیل خواهد شد و جیمز وب با در اختیار داشتن توان اپتیکی بیشتر و حساسیت فروسرخ خود می‌تواند از نور ارندل برای بررسی دقیق تر یا حتی تعیین ساختار عناصر آن استفاده کند.

 

و اما رصد دورترین کهکشانی که تا کنون کشف شده

تنها چند روز پس از انتشار خبر کشف ستاره ارندل، دانشمندان از کشف کهکشانی به نام کهکشان HD1 خبر دادند که به گفته آنها دورترین کهکشانی است که تا کنون مشاهده شده است. دانشمندان با بیش از ۱۲۰۰ ساعت کار رصدی و بهره گیری از داده‌های تلسکوپ‌های سوبارو، ویستا، تلسکوپ فروسرخ بریتانیا و تلسکوپ فضایی اسپیتزر، نوری با قدمت ۱۳.۵ میلیارد سال را آشکار کردند که از همسایگی زمانی دیوار به دیوار بیگ بنگ می‌آید و فقط حدود ۳۳۰ میلیون سال پس از پیدایش گیتی ایجاد شده است. لازم به ذکر است که پیش از این کهکشان، کهکشان دیگری** با قدمت ۱۳.۴ میلیارد سال، دورترین کهکشان شناخته شده عالم محسوب می شد. ممکن است در نگاه اول به نظر برسد که با توجه به اینکه نور کهکشان اچ دی وان ۱۳.۵ میلیارد سال در راه بوده تا به زمین برسد بنابراین این کهکشان بایستی در فاصله ۱۳.۵ میلیارد سال نوری از ما واقع شده باشد. اما در واقع ماهیت فضا پیچیده تر از اینهاست و به دلیل خاصیتی به نام انبساط شتاب‌دار کیهان، این کهکشان اینک در فاصله حدود ۳۳.۴ میلیارد سال نوری با ما قرار دارد. این کهکشان ممکن است میزبان یک سیاهچاله عظیم باشد که البته در این صورت ماجرا برای کیهان‌شناسان کمی پیچیده‌تر می‌شود چون وجود چنین سیاهچاله عظیمی در گیتی خیلی جوانِ سیصد میلیون ساله خیلی عجیب است و این پرسش پیش می‌آید که اساسا چنین سیاهچاله ای چطور می توانسته در چنین فرصت کوتاه چند صد میلیون ساله ای پس از پیدایش جهان، شکل بگیرد. احتمال وجود سیاهچاله اگرچه منتفی نیست اما از آنجایی که از این ناحیه کیهان، پرتو ایکس گسیل نمی‌شود، این احتمال وجود دارد که اساسا همه چیز زیر سر تشکیل ستارگان فوق العاده غول‌پیکر و بسیار داغ باشد. به هر حال، کشف این کهکشان، برای کاوش و جستجو درباره دوران نوزادی کیهان اهمیت بسیاری دارد. باید صبر کرد و دید که مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب در ماه‌های آینده در این باره چه چیزی عایدمان می‌کند.

احتمال وجود جهان پادماده، با زمانی که رو به عقب می رود

در کنار فناوری های رصدی و اکتشافات عملی در نجوم و کیهان شناسی، پیشرفت های نظری در حیطه کیهان شناسی را نیز نباید از نظر دور داشت. در ماهی که گذشت، انتشار مقاله ای*** نشان داد که پیشرفت و توسعه نظریه ها صرفا از دل پیشرفت فناوری رصدی در نمی آید و بلکه کیهان شناسان نظری، می توانند فرضیه ها و نظریه هایی را طرح کنند که کیهان شناسان و فیزیکدانان کاربردی، به دنبال رد یا تایید پیش بینی های این فرضیه ها و نظریه ها بگردند. مقاله مذکور به طور کلی به بیگ بنگ، تقارن سی‌پی‌تی****، نوترینوها و ماده تاریک مربوط است به صورت خلاصه می گوید این احتمال وجود دارد که عالم ما در زمان پیدایش خود، یک پادجهان داشته که قوانین فیزیک در آن وارونه عمل می‌کنند و به بیان دیگر، زمان نیز رو به عقب می‌رود. اگرچه که وجود این جهان معکوس فرضی، مستلزم وجود یکی از انواع نوترینوها است که در آزمایش‌های فیزیک آشکار نمی‌شوند ولی اگر چنین جهان آینه‌ای وجود داشته باشد، با چنین فرضی می‌توان وجود «ماده تاریک» را توضیح داد. هر چند که دسترسی به این گیتی که پیش از مِهبانگ وجود داشته ناممکن است اما در هر صورت راه هایی برای تایید یا رد چنین نظریه ای وجود دارد که فیزیکدانان حیطه فیزیک ذرات یا کیهان شناسان آینده به آن ها خواهند پرداخت. به هر روی، انتشار این مطالعه نشان می دهد که موضوع کیهان شناسی پیشامهبانگ***** موضوع روز است و کیهان شناسان، فراتر از کاوش در اعماق گیتی قابل مشاهده و آنچه که برای مثال تلسکوپ فضایی جیمز وب برای ما آشکار خواهد کرد، در پی یافتن پاسخ به این پرسش اند که اساسا پیش از بیگ بنگ چه بوده و چه نبوده است.

* WHL0137-LS

**GN-z11

***Annals of Physics

**** (CPT)

***** Pre – Big Bang