دنیا از اینجا شروع شد! - مجله ویراپارس

به گزارش خبرآنلاین، رشته های کیهانی، ساختار بزرگ مقیاسی از کیهان هستند. اگر بتوانید کیهان را از زمان بیگ بنگ تا به امروز دیدن کنید، می بینید که این رشته ها و حفره های بین آن ها در گذر زمان شکل می گیرند. حالا اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمزوب ده کهکشان را یافته اند که ساختار ابتدایی آن ها تنها 830 میلیون سال پس از آغاز کیهان شکل گرفته بود.

رشته های کیهانی در ابتدای عمر دنیا با نوساناتی در چگالی شان ایجاد شدند. چند صد میلیون سال بعد از بیگ بنگ، ماده (با شکل اولیه گاز) در محل تلاقی ورقه ها و رشته های گاز در رشته های ابتدایی، به شکل گره هایی متراکم شده بود. این گره ها و رشته ها، میزبان اولین ستاره ها و کهکشان ها بودند. این کاملا طبیعی است که وقتی ستاره شناسان به گذشته ها نگاه می نمایند، در پی نسخه های ابتدایی رشته های کیهانی باشند. حالا و با آغاز به کار تلسکوپ جیمز وب، دانشمندان می توانند تا به گذشته ها نگاه نموده و اجسام بسیار کم نوری که اندکی بعد از بیگ بنگ وجود داشتند را نظاره نمایند.

دانشمندان حالا پیروز به مشاهده ده کهکشان شدند که در یک رشته نازک به طول سه میلیون سال نوری قرار دارند که به وسیله یک اختروش درخشان به هم متصل هستند. این مشاهده، دانشمندان را حسابی حیرت زده کرد؛ هم به خاطر ابعاد و مقدار آن و هم به علت جایگاهش در تاریخ کیهان. فیگ وانگ از دانشگاه آریزونا که محقق اصلی این برنامه است در این رابطه گفته: این یکی از اولین ساختار های رشته ای است که تا به حال رویت شده و با یک اختروش دوردست مرتبط است.

رویای درک دوران ابتدایی دنیا و رشته های کیهانی

مشاهدات تلسکوپ جیمزوب بخشی از برنامه رصدی به نام ASPIRE است که یک آنالیز طیف سنجی هاله ها در عصر باز یونیده شدن (Reionization) است. آن ها هم از تصاویر و هم از طیف های 25 اختروشی که در زمان آغاز دنیا بعد از عصر تاریک وجود داشتند، استفاده می نمایند. ایده اصلی، آنالیز شکل گیری اولین کهکشان های ممکن و بعلاوه تولد اولین سیاهچاله هاست. به علاوه اعضای تیم امیدوارند تا بفهمند که دنیا اولیه چطور با عناصر (فلزات) سنگین تر غنی شده و چطور همه این ها در عصر بازیونیده شدن ادامه یافتند.

اهداف ASPIRE، بخش مهمی از درک منشا و تکامل کیهان است. جوزف هناوی از دانشگاه کالیفرنیا در این باره گفته: دو دهه اخیر تحقیقات کیهان شناسی به ما درک خوبی از نحوه شکل گیری و تکامل رشته های کیهانی داده است. هدف ASPIRE درک چگونگی ترکیب و پیدایش اولین سیاهچاله های بزرگ در داستان کنونی شکل گیری ساختار کیهانی است.

تمرکز برروی سیاهچاله های ابتدایی

اختروش ها در طول زمان و فضا ظهور می نمایند. آن ها از سیاهچاله هایی با جرم بالا که حجم زیادی از نور و چیز های دیگری فراوری می نمایند، نیرو می گیرند. ستاره شناسان نیز از آن ها به عنوان شمع هایی استاندارد برای مقدار گیری فواصل دور و بعلاوه راهی برای آنالیز و مطالعه منطقه ها وسیعی از فضا که نور از آن ها عبور می نماید، بهره می برند.

دست کم هشت اختروش در مطالعه ASPIRE دارای سیاهچاله هایی هستند که کمتر از یک میلیارد سال بعد از بیگ بنگ شکل گرفته اند. جرم این سیاهچاله ها بین 600 میلیون تا 2 میلیارد برابر جرم خورشید است. یک جرم واقعا بزرگ که سوالات زیادی درباره رشد سریع آن ها وجود دارد. وانگ در این باره گفته: برای شکل گیری این سیاهچاله های فوق العاده بزرگ، در زمانی کوتاه، دو معیار را باید در نظر گرفت. اول اینکه برای بزرگ شدن و رشد، باید ماجرا را از یک سیاهچاله بزرگ دانه ای آغاز کرد و دوم اینکه حتی اگر این دانه سیاهچاله در ابتدا جرمی معادل هزار تا خورشید داشته باشد، باز هم باید در تمام طول عمر خود، یک میلیون بار بیشتر ماده را با حداکثر سرعت ممکن جمع کند.

برای رشد اینگونه این سیاهچاله ها، به سوخت بسیار زیادی احتیاج بوده. کهکشان های آن ها هم جرم بسیار بالایی داشتند و این می تواند وجود سیاهچاله هایی غول آسا در قلب آن ها را توجیه کند. این سیاهچاله ها نه تنها مواد زیادی را می بلعیدند، بلکه جریان خروجی آن ها نیز بر شکل گیری ستاره ها تاثیر گذار بوده. یانگ در این باره گفت: وزش باد های شدید از سمت سیاهچاله ها می توانند باعث سرکوب شکل گیری ستاره ها در کهکشان میزبان شوند. این باد ها در کیهان های نزدیک هم رویت شده اند، ولی هرگز به صورت مستقیم در عصر باز یونیده شدن مشاهده نشده اند. مقیاس باد با ساختار اختروش ها مرتبط است. در مشاهدات تلسکوپ جیمز وب، ما شاهد آن هستیم که این گونه باد ها در دنیا اولیه نیز وجود داشتند.

چرا مرور آن دوران وسوسه انگیز است؟

گاهی وقت ها می شویم که ستاره شناسان می خواهند به عصر باز یونیده شدن نگاه مجددی داشته باشند. اما چرا چنین هدفی برایشان وسوسه انگیز است؟ این به معنای مرور دورانی است که اولین ستاره ها و کهکشان ها شکل گرفتند. بعد از بیگ بنگ، کیهان نوزاد، شرایط بسیار گرم و متراکمی داشت. گاهی اوقات از آن دوران به عنوان سوپ اولیه کیهان یاد می گردد. بعد از آن، توسعه فراگیر شد و تدریجا همه چیز آغاز به خنک شدن کرد. این باعث شد تا الکترون ها و پروتون ها با هم ترکیب شده و اولین اتم های خنثی گاز ساخته شوند و بعلاوه انرژی حرارتی ناشی از بیگ بنگ اجازه انتشار پیدا کرد. ستاره شناسان آن تشعشعات را تشخیص دادند و این به صورت انتقال به سرخ، به قسمت امواج ریز طیف الکترومغناطیسی منتقل شد. ستاره شناسان این تابش را تابش زمینه کیهانی (CMB) نامیده اند.

این جنبه از کیهان اولیه، دارای نوسانات کوچکی از چگالی مواد در حال انبساط بود که در حقیقت این ماده، هیدروژن خنثی بود. در آن موقع هیچ ستاره و کهکشانی در میان نبود، ولی بالاخره این منطقه های با چگالی بالاتر، تحت گرانش به هم متصل شدند و همین باعث شد تا ماده خنثی نیز آغاز به جمع شدن کند. همین منجر به فروپاشی بیشتر منطقه ها پرتراکم و نهایتا تولد اولین ستاره ها شد. آن ها مواد اطراف را گرم کردند و همین سوراخ هایی را نواحی خنثی ایجاد می کرد و به نور اجازه سفر کردن می داد. اساسا آن حفره ها (یا حباب ها) در گاز خنثی این امکان را برای پرتو های یونیزه شده فراهم می کردند تا در فواصل دورتری در فضا حرکت نمایند. این آغاز دوره باز یونیده شدن بود و یک میلیارد سال بعد از بیگ بنگ، دنیا به طور کامل یونیزه شد.

شرح ابرسیاهچاله های سنگین اولیه

نکته جالب توجه اینجاست که کهکشان های ابتدایی ای که به وسیله جیمزوب یافت شده، همراه با اختروش هایشان، دقیقا در سر جا های خود بودند و سیاهچاله های بسیار پرجرمی در هسته مرکزی شان وجود داشت. حالا این سوال کلیدی باقی می ماند که چطور آن ها به این سرعت بزرگ شدند؟ وجود آن ها ممکن است ستاره شناسان را به سرنخ هایی درباره چگالی بیش از حد در کیهان نوزاد برساند. در ابتدا، دانه سیاهچاله برای شکل گیری به یک منطقه بیش از حد متراکم پر از کهکشان احتیاج دارد.

تا حالا و به لطف مشاهداتی که تا قبل از اکتشافات تلسکوپ جیمز وب اجرا شده بود، تنها چند کهکشان فوق متراکم در اطراف اولین سیاهچاله های بزرگ و سنگین کشف شده بودند. ستاره شناسان به این احتیاج دارند تا مشاهدات بیشتری را در آن دوره انجام دهند تا دلایل بسیاری از مسائل را دریابند. برنامه ASPIRE نیز به آن ها یاری خواهد نمود تا پاسخ سوالاتی درباره بازخورد ها بین شکل گیری کهکشان ها و ایجاد سیاهچاله ها در دوران ابتدایی دنیا را دریافت نمایند. مسیری طولانی پیش روست. در عین حال ستاره شناسان باید رشته های بیشتری از ساختار های مقیاس بزرگ شبکه رشته های کیهانی در هنگام شکل گیری شان دیده و آنالیز نمایند.

منبع: universetoday