دانشمندان ابر سياهچاله اي يافته اند كه بيش از 10 ميليارد برابر خورشيد منظومه شمسي جرم دارد.
... و جهان زاده شد: نور و گرما. اگر چه آغاز و پيدايش كيهاني كه امروز آن را بدين سان سرشار از الماسهايي درخشان مي بينيم، پر از نور و درخششي كور كننده بود، اما عمر اين نورافشاني آسماني ديري نپاييد و به زودي جهان در خاموشي فرو رفت...
هنوز زمان زيادي از تولد اين جهان نو زاييده شده، نگذشته بود كه تاريكترين عصر همه تاريخ بر عالم حكم فرما شد. يك ميليون سال بعد از انفجار بزرگ، تمام موادي كه هم اكنون در جهان وجود دارند،چيزي بيشتر از ابرهاي سترگ و تيره هيدروژن خنثي نبودند. جهاني كه به سرعت از هم گشوده و منبسط مي شد، كم كم سردتر شد و نور اوليه آن، در نخستين شورباي كيهاني، در تاريكي فرو رفت: "عصر تاريكي" شروع شده بود.
هر چند سخن گفتن درباره جهان اوليه بسيار دشوار مي نمايد و نيز اختلاف نظرها و نظريه ها در مورد آن فراوان است، اما دانشمندان بسياري با بررسي دقيق نشانه هاي هر چند كوچك از آن دوران سعي در يافتن رازهاي سر به مهر "جهان نوزاد" دارند. در اين ميان يكي از مبهم ترين مقاطع تاريخ عالم، زماني ست كه به "عصر تاريكي" معروف شده است. دوره اي در حدود يك ميليارد سال كه هيچ جرمي كه بتواند از خود نور توليد كند، هنوز به وجود نيامده بود: زماني كه اتمها در حال شكل گيري بودند. و چون نوري از آن دوران در اختيار نداريم، بررسي و قضاوت در موردش بسيار سخت و همراه با گمانه زني هاي فراوان خواهد بود. در واقع سلطه تاريكي بر عالم تا هنگام تشكيل نخستين ستاره ها در كهكشانهاي اوليه ادامه داشت. بعد از اين بود كه امواج فرابنفش ستارگان تازه متولد شده، باعث يونيزه شدن گازهاي خنثاي ميان كهكشانها شد و آنها را به درخشش و روشنايي واداشت.
با اين حال هنوز اين " دوران گذار" در تاريخ كيهانشناسي نكات مبهم بسياري دارد: آغاز اين دوره چه هنگام بود و عمرش كي به پايان رسيد، اين تغييرات چطور رخ دادند، ستارگان اوليه در كجا و به چه هنگام شكل گرفتند و چه بر سرشان آمده است؟…
اين چنين است كه اگر جرمي در لبه اين "گودال تاريك" زندگاني عالم يافته شود، آينه اي تمام نما خواهد بود از دوران پيش از خود، و نشانه اي از ابتداي ماده، چيزي كه امروز به آن اينگونه مي نگريم… .
و چنين جرمي يافت شد: كهكشان LALA J142442.24+353400.2 در صورت فلكي عوا. اين كهكشان با استفاده از وسيله اي كه به اختصار به آن (Large Area Lyman Alpha) "لالا" مي گويند، و توسط اخترفيزيكدانان دانشگاه استنفورد كشف شد.
گروهي از دانشمندان اين دانشگاه موفق شدند جرم بسيار بزرگي را در مرز اين دوران تاريخي كشف كنند. آنها اَبَرسياهچاله اي را در مركز اين كهكشان ابتدايي يافته اند كه بيش از 10 ميليارد برابر خورشيد منظومه شمسي جرم دارد. نور اين كهكشان جوان و البته بسيار دور، از زماني به ما رسيده است كه جهان تنها 6 درصد عمر كنوني خويش را داشت. هنگامي كه جهان براي نخستين بار، نور ستاره ها و كهكشانها را به خود مي ديد.
كهكشان ياد شده در طرحي كه آسمان را براي يافتن اجرامي كه خطوط نشري قوي اي در طيف خود دارند، بررسي مي كرد، يافت شد. نور ستارگان كهكشانهايي كه طيفي تقريبا يكدست و صاف دارند (مثل طيفي كه از نور لامپهاي سفيد بدست مي آيد) نشان دهنده آن است كه آن كهكشانها، محل زايش ستارگان جديدي هستند كه مي توانند درصد قابل توجهي از نور خود را در چند طول موج مشخص ساتع كنند. اين طول موجها به صورت خطوط پررنگي در طيف شان مشخص مي شود. چنين خطوط نشري اي هنگامي در يك طيف بوجود مي آيند كه هيدروژن ( يا چند عنصر ديگر) ميان ستاره اي، بر اثر تابش اشعه فرابنفش ستارگان تازه متولد شده در پشت خود، برانگيخته شوند و انرژي مازاد را در طول موجهاي خاصي دوباره بتابانند. (لامپهاي نئون نيز رنگهاي زيباي خود را از طريق فرآيندي مشابه توليد مي كنند.)
كار نقشه بردار "لالا" تهيه تصاويري ست از آسمان شب كه تنها در رنگهاي خاصي قرار دارند. رنگهايي كه با استفاده از فيلترهايي مخصوص ، كه به محدوده كوچكي از رنگها اجازه عبور مي دهد، به دست مي آيند.
كهكشانهايي كه محل شكل گيري ستارگان جوان است، در تصاويري كه بدين صورت تهيه مي شوند بسيار درخشانتر از عكسهايي هستند كه به صورت معمولي تهيه مي شوند.
چون سير نور در جهاني كه در حال گسترش است باعث تغيير در رنگ اصلي اش مي شود، انتخاب رنگ فيلتر، نشان دهنده ميزان فاصله جرم با ما هم خواهد بود. علاوه بر اين، اين رنگهاي ويژه را مي توان در "پنجره" هاي خاصي نيز ديد: جاهايي از آسمان شب كه به طور خاصي تاريك هستند. اين تاريكي باعث مي شود كه كهكشانهاي كم نور دوردست خيلي راحت تر ديده شوند و نتيجه جستجو بهتر و موثرتر باشد.
طيفي كه با استفاده از تلسكوپ جميني (دوپيكر) از اين جرم تهيه شد خطوط نشري قوي اي از هيدروژن در خود آشكار كرد كه با كمك آن فاصله كهكشان در حدود 12.8 ميليارد سال نوري به دست آمد. ( انتقال به سرخ يا Z = 6.535 چيزي حدود 850 ميليون سال بعد از انفجار بزرگ!دوراني كه كهكشان LALA J142442.24+353400.2 در آن قرار دارد، همزمان است با پايان عصري كه به تاريكي مشهور است. در همين زمانها بود كه اشعه فرابنفش ستارگان تازه متولد شده ، هيدروژني را كه فضاي ميان كهكشاني را پر كرده بود، يونيزه مي كرد و در اين مرحله به تدريج دماي گازي كه تنها 20 درجه بالاتر از صفر مطلق بود (منهاي 253 سلسيوس) به بيشتر از 10 هزار درجه سلسيوس رسيد. فرآيندي كه به "بازيونيده شدن" reionization معروف است.
خطوط نشري اي كه در كهكشان لالا ديده شده است جزو خطوط آلفا- ليمان است و بوسيله هيدروژن خنثي توليد مي شود. پيش از بازيونيده شدن، هيدروژن خنثي اي كه در ميان كهكشانها وجود داشت همانند "مه" اي تيره عمل مي كرد و باعث پراكندگي در خطوط آلفا – ليمان طيف مي شد. اين مه تاريك در طول موجي كه لالا بر روي آن كار كرد مي بايست تاثير زيادي مي گذاشت و تصاوير آن را تار و مبهم مي كرد. با اين وجود تصويري كه از كهكشان فوق تهيه شده است تصوير بسيار واضحي ست و اين نشان مي دهد در دوره اي كه ما به اين كهكشان نگاه مي كنيم، باز يونيده شدن بطور كامل اتفاق افتاده است.
اما اين غول كهن، عجايب ديگري نيز دارد.
سياهچاله اي كه در مركز كهكشان لالا قرار گرفته است، صفحه اي از ستاره ها و گازهاي درخشان را به دور خود مي چرخاند. ستارگاني كه عاقبتي جز فرو افتادن در اين غول سياه را پيش روي ندارند. اين نيروي كشندي شديد و اين فرو ريزش مواد بر روي سياهچاله، انرژي چرخشي گرانشي بسيار قوي اي توليد مي كند كه حتي از همجوشي هاي هستي نيز به مراتب قدرتمند تر است. به واقع اين نيروگاههاي عظيم گرانشي، توانمندترين سرچشمه هاي شناخته شده ي انرژي در جهان اند.
در ميان سياهچاله هاي شناخته شده، اين يكي از پرخورترين آنهاست. در واقع سياهچاله با سرعت بسيار زيادي در حال بلعيدن كهكشان خود است. هر چيزي كه در گلوي اين غول فرو مي افتد، به نقطه اي مي رود كه ديگر هرگز امكان بازگشت از آن را نخواهد داشت: "افق واقعه". جايي كه حتي نور را هم توان گريز از آن نيست. اين فرو ريزش عظيم ذرات، باعث توليد انرژي زيادي در سياهچاله مي شود، سياهچاله براي حفظ وضعيت خود در يك حالت پايدار، ناگزير است انرژي دروني اش را كاهش دهد. اين برون داد انرژي به صورت فورانهايي از ذرات پرشتاب كه از سياهچاله خارج مي گردند، ديده مي شوند.
چنين "جت" هايي، به صورت رشته هايي باريك در فضا گسترده مي شوند و تنها به صورت اتفاقي ممكن است زمين در راستاي يكي از اين فورانها باشد و ما بتوانيم آن را ببنيم. در صورت رخ دادن چنين رويدادي، اخترشناسان به اين جرم در حال فوران "بلازار" مي گويند. جالب است كه بلازارها تقريبا در تمامي سطوح انرژي، حتي پرتوهاي پرانرژي گاما، قابل تشخيص اند. در واقع به نظر مي رسد كه بلازارهاي دور دست، به خصوص، بر آسمان پرتو گاما حكومت مي كنند و اجرام ديگر در مقابل شان تلالو چنداني ندارند.هرچند كه تپ اخترها (پل سارها)، ستارهاي نوتروني چرخاني كه حتي در نزديكي خودمان در كهكشان راه شيري نيز يافت مي شوند، هم مي توانند پرتوهاي گاما توليد كنند، اما تا كنون تعداد بسيار كمي از آنها يافت شده اند.
قرار است براي بررسي اين منابع پرتو گاما، كه چندان شناخته شده هم نيستند، در سال 2007 كاوشگري به فضا پرتاب شود. اين سفينه در ابتدا اقدام به بررسي 200 بلازار مي كند. اما دانشمندان اميدوارند با كمك اين طرح در نهايت 2 هزار منبع گاما بررسي و شناسايي شود. در اين ماموريت از تلسكوپ فضايي پرتوگاما با نام GLAST استفاده خواهد شد تا بر روي منابع تابشي پرانرژي جهان مطالعه كنند. منابعي همچون سياهچاله هاي بسيار سنگين، ستاره هاي نوتروني در حال ادغام و جريانهاي بسيار گرم از گاز كه با سرعتهاي نزديك به سرعت نور حركت مي كنند.
شكار يك بلازار
در عكسهاي معمولي بلازار همانند يك ستاره است. پس چگونه ستاره شناسان آنها را كشف مي كنند؟ آنها نخست پرتوهاي گاما را با استفاده از "تلسكوپ آزمايشگاه پرتوهاي پرانرژي گاما" (EGRET) شناسايي مي كنند. اين تلسكوپ پيش نمايي از GLAST است كه در دهه 1970 ساخته شده است. بعد، سعي مي شود با استفاده از آرايه اي از تلسكوپها به نام "VLBA" از فورانهاي بلازار تصوير تهيه كنند. در واقع VLBA يك دوربين عكاسي راديويي بسيار بزرگ است. اين آرايه مركب از 10 آنتن بشقابي 25 متري ست كه در سراسر امريكا از هاوايي تا كرويكس گسترده شده است. اين آنتها با كمك كامپيوتر به هم متصل هستند و با تركيب تصاوير آنها با يكديگر مي توان عكسهايي با كيفيت بسيار بالا تهيه كرد. توان اين آرايه به اندازه بشقابي به بزرگي تمام قاره امريكا است!
براي يافتن فاصله بلازار تا زمين، آنها از تلسكوپ هوبي ابرلي (HET) استفاده مي كنند. يك ابزار نوري كه در ناحيه اي دورافتاده در تگزاس قرار دارد، خطوط طيفي جرم را در نور مريي و نور فرو سرخ تهيه مي كند. طيف نمايي، تغييرات عناصر گازي مختلف در يك كهكشان را مشخص مي كند. عناصري همچون هيدروژن، نيتروژن، كربن و اكسيژن در سطوح انرژي يا طول موج مشخصي تابش مي كنند. تاثير انبساط عالم بر اجرامي كه از ما دور مي شوند، باعث مي شود كه اين خطوط كمي به سمت سرخ طيف تمايل پيدا كنند. در واقع به اين اثر "انتقال به سرخ" مي گويند.انتقال به سرخ با سن جرم برابر است. بزرگ بودن اين عدد نشان مي دهند وقتي كه نور از آنجا به راه افتاده بود، جهان كوچكتر بوده است و اين بدان معناست كه به جهان جوانتري نگاه مي كنيم.عدد بزرگي كه براي انتقال به سرخ بلازار مورد اشاره بدست آمد بدن معني ست كه در آن زمان كه بر پشت بامهامان ستاره هاي چنداني نمي درخشيدند، اين بلازار منبع عظيمي از نور و انرژي را در سراسر عالم تابانيده است. البته آن هنگام هنوز خورشيد و منظومه شمسي اي در جهان وجود نداشت!
به نقل از سي پي اچ تئوري
منبع
0 نظر:
ارسال یک نظر