* گروهی از اخترشناسان اکسیژنبرافروخته را در یک کهکشان دوردست شناسایی کرده‌اند. نور این کهکشان از زمانی می‌آید که تنها ۷۰۰ میلیون سال از مهبانگ گذشته بوده و دورترین کهکشانیست که در آن اکسیژن به روشنی شناسایی می‌شود، اکسیژنی که به احتمال بسیار در اثر تابش‌های نیرومند ستارگان جوان و غول‌پیکر برافروخته و پرتوافکن شده است. این کهکشان می‌تواند نمونه‌ای از چشمه‌هایی باشد که در روزهای آغازین تاریخ، روند باز-یونش کیهانی را آغاز کردند.
 |
| این نمودار گام‌های اصلی در فرگشت کیهان از زمان مهبانگ در ۱۳.۸ میلیارد سال پیش تاکنون را نشان می‌دهند. در نمودار، مقیاس در نظر گرفته نشده. کیهان ۴۰۰ هزار سال پس از مهبانگ به حالت خنثا رسید. این خنثایی تا زمان تابش نخستین نسلِ ستارگان و آغاز یونش اتم‌های هیدروژن در اثر نور آنها ادامه یافت. پس از چند صد میلیون سال، این گازها به طور کامل باردار شده بودند. تصویر در دو اندازه‌ی دیگر: بزرگ- بزرگ‌تر (۳ مگابایت) |
اخترشناسانی از ژاپن، سوئد، بریتانیا، و رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (ESO) با بهره از آرایه‌ی بزرگ میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما (آلما، ALMA) یکی از دورترین کهکشان‌های شناخته شده را رصد کردند. سرخگراییاین کهکشان با نام SXDF-NB1006-2برابر با ۷.۲ است، یعنی ما آن را در زمانی می‌بینیم که تنها ۷۰۰ میلیون سال از مهبانگمی‌گذشته.
این گروه در تلاش بودند تا درباره‌ی عنصرهای سنگین [۱]درون این کهکشان آگاهی‌هایی به دست آورند، زیرا این عنصرها می‌توانند به ما درباره‌ی سطح ستاره‌زاییبگویند و از این راه، سرنخ‌هایی درباره‌ی دورانی از تاریخ کیهان به نام "باز-یونش کیهانی"به ما بدهند.
آکیو اینویی از دانشگاه سانگیویاوزاکا در ژاپن می‌گوید: «جستجوی عنصرهای سنگین در کیهان آغازین یک رویکرد بنیادی در کاوش فعالیت‌های ستاره‌زایی در آن روزگار است.» اینویی که نویسنده‌ی اصلی پژوهشنامه‌ایست که در این باره درنشریه‌ی ساینس منتشر خواهد شد می‌افزاید: «بررسی عنصرهای سنگین برای شناخت چگونگی پیدایش کهکشان‌ها و چیزی که به باز-یونش کیهانی انجامید هم به ما کمک می‌کند.»
 |
چارچوب سمت راست: کهکشان سرخ در مرکز تصویر همان کهکشان دوردست SXDF-NB1006-2 است. |
کیهان تا پیش از شکل‌گیری اجرام، انباشته از گاز خنثا (بدون بار الکتریکی) بود. ولی چند صد میلیون سال پس از مهبانگ، زمانی که نخستین اجرام پدید آمدند و نورافشانی را آغاز کردند، با پرتوهای نیرومندشان این اتم‌های خنثا را شکستند و گازهای درون کیهان را یونیدند. در این دوران که به نام "باز-یونش کیهانی"شناخته می‌شود، پهنه‌ی کیهان دستخوش دگرگونی چشمگیری شد. ولی این که اجرامی که باعث باز-یونش شدند دقیقا از چه گونه‌هایی بوده‌اند هنوز مورد بحث و گفتگوهای فراوان است. بررسی شرایط درونیِ کهکشان‌های بسیار دوردست می‌تواند در پاسخ به این پرسش به دانشمندان کمک کند.
پژوهشگران پیش از رصد این کهکشان دوردست چند شبیه‌سازی رایانه‌ای انجام دادند تا شیوه‌ی دیدن نشانه‌های اکسیژن یونیده توسط آرایه‌ی آلما را پیش‌بینی کنند. آنها همچنین مشاهدات همین گونه کهکشان‌ها در فاصله‌ی بسیار نزدیک‌تر را هم در نظر گرفتند، و به این نتیجه رسیدند که تابش اکسیژن را باید بتوانند حتی در کهکشان‌های بسیار دور هم شناسایی کنند. [۲]
 |
سبز: نوری که آرایه‌ی آلما از اکسیژن یونیده دریافت کرده. آبی: نور هیدروژن یونیده از چشم تلسکوپ سوبارو. سرخ: نور فرابنفشی که تلسکوپ فروسرخ بریتانیا (UKIRT) دیده. |
آنها سپس با بهره از آلما، رصدهایی بسیار حسمند انجام دادند [۳]و نوری که از اکسیژن یونیده در SXDF-NB1006-2 گسیلیده می‌شد را دریافت کرده و آن را به عنوان دورترین چشمه‌ی قطعی اکسیژن شناسایی کردند. [۴]این نشانه‌ای استوار از وجود اکسیژن در کیهان آغازین، تنها ۷۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ است.
فراوانی اکسیژن درون SXDF-NB1006-2 ده درصد کمتر از اکسیژن درون خورشید است. نائوکی یوشیدا از دانشگاه توکیومی‌گوید: «ما انتظار این فراوانیِ اندک را داشتیم زیرا کیهان در آن زمان هنوز جوان بود و تاریخچه‌ی ستاره‌زاییِ کوتاهی داشت. شبیه‌سازی ما فراوانیِ یک دهم خورشید را در عمل پیش‌بینی کرده بود. با این حال، ما به یک چیز دیگر -که انتظارش را نداشتیم- هم برخوردیم: مقدار بسیار اندکِ غبار.»
این دانشمندان نتوانستند هیچ پرتویی از کربنرا در این کهکشان شناسایی کنند، که نشان می‌دهد این کهکشان جوان مقدار بسیار کمی گاز هیدروژننا-یونیده (خنثا) دارد، و همچنین دریافتند این کهکشان غبار بسیار کمی دارد که از عنصرهای سنگین درست شده. اینویی می‌گوید: «شاید چیزی نامعمول دارد در این کهکشان رخ می‌دهد. من گمان دارم که تقریبا همه‌ی این گاز به شدت یونیده است.»
شناسایی اکسیژن یونیده نشانگر اینست که ستارگان درخشان بسیاری با جرم‌هایی ده‌ها برابر خورشید در این کهکشان ساخته شده و دارند پرتوهای پرانرژی فرابنفشی که برای یونیدن اتم‌های اکسیژن نیازست را می‌گسیلند.
نبودِ گرد و غبار در این کهکشان به نور شدید فرابنفشاجازه می‌دهد پخش شود و مقدار فراوانی از گازهای درون کهکشان را یونیده کند. اینویی می‌گوید: «SXDF-NB1006-2 پیش‌نمونه‌ی یکی از چشمه‌های نوری است که مسئول باز-یونش کیهان بودند.»
 |
| ستارگان جوان بسیاری در این کهکشان وجود دارد که گاز درون و پیرامون کهکشان را یونیده‌اند. رنگ سبز نشانگر اکسیژن یونیده‌است که آرایه‌ی آلما دیده، و رنگ ارغوانی پراکندگی هیدروژن یونیده‌ای که تلسکوپ سوبارو دیده را نشان می‌دهد. تصویر بزرگ‌تر |
یوئیچی تامورااز دانشگاه توکیو هم می‌گوید: «این یک گام ارزشمند رو به جلو در روند شناخت گونه‌های اجرامیست که باعث باز-یونش کیهان شدند.» «رصدهای بعدی ما به کمک آلما آغاز شده. مشاهدات پُروضوح‌تر به ما اجازه خواهد داد تا پراکندگی و جابجایی اکسیژن یونیده در این کهکشان را ببینیم و به آگاهی‌هایی کلیدی که در شناخت ویژگی‌های خود کهکشان به ما کمک می‌کنند دست بیابیم.»
--------------------------------------------
یادداشت‌ها:
۱]در اخترشناسی، عنصرهای شیمایی سنگین‌تر از لیتیمبه عنوان "عنصرهای سنگین"شناخته می‌شوند.
۲]ماهواره‌ی اخترشناسی فروسرخ ژاپن (AKARI) پی برده که ابر بزرگ ماژلانکه محیطی همانند کیهان آغازین دارد، چشمه‌ی درخشانی از پرتوی اکسیژن است.
۳]طول موجاصلی نور گسیلیده از اکسیژنِ دو بار یونیده ۰.۰۸۸ میلیمتر است، ولی طول موج نوری که از کهکشان SXDF-NB1006-2 دریافت شده در اثر گسترش کیهان کش آمده و به ۰.۷۲۵ میلیمتر رسیده، به اندازه‌ای که برای آلما دیدارپذیر شده.
۴]در پژوهش پیشین که توسط فینکلشتاین و همکارانش انجام گرفت، وجود اکسیژن در زمان کمی پیش از این را هم نشان می‌داد، ولی بر خلاف پژوهش تازه، هیچ نشانه‌ی مستقیمی از خط گسیلشی (نشری) در آن دیده نشد.
--------------------------------------------
کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:
واژه نامه:
Atacama Large Millimeter/submillimeter Array - ALMA - oxygen - galaxy - Big Bang - ionised - star - cosmic reionisation - ESO - SXDF-NB1006-2 - redshift - element - star formation - Akio Inoue - Sangyo University - Science - electrically neutral - atom - computer simulation - Sun - Naoki Yoshida - University of Tokyo - ultraviolet - Yoichi Tamura - lithium - infrared - AKARI - Large Magellanic Cloud - wavelength - Finkelstein
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان