نگاهی ژرف به کیهان از دریچه تلسکوپ‌ها

هدف این است که اولین دوره کهکشان‌ها، اولین کهکشان‌هایی که شکل می‌گیرند را پیدا کند و این کهکشان‌ها چون تعداد بسیار زیادی ستاره درون خودشان درست می‌کنند، اینها نور ماوراءبنفش تابش می‌کنند و آن نور ماوراءبنفش هست که باعث یونیزه شدن جهان در ابتدای جهان شده است، چون در ابتدای جهان بیشترین ماده‌ای که وجود داشت، هیدروژن که بیشترین اتم موجود در جهان است به صورت خنثی بود. به همین ترتیب هر نوری که ورای جهان وجود داشت، این ماده جذب می‌کرد و هیچ نوری از این نمی‌توانست بیرون بیاید. بدین ترتیب شما اگر از الان نگاه کنید به ابتدای جهان، نقطه‌ای را می‌بینید که ما به آن زمان‌های تاریک (Dark ages) می‌گوییم و آن زمان‌هایی است که هیدروژن به صورت خنثی وجود داشته است. این کهکشان‌های ابتدایی نوری که تابش می‌کنند، باعث یونیزه شدن هیدروژن می‌شود و در نتیجه باعث می‌شود جهان قابل رویت شود و آن ناحیه تاریک بتواند شفاف شود و به این پروسه ری‌یونایزیشن گفته می‌شود. تلسکوپ جیمز وب می‌تواند به زمان ری‌یونایزیشن نگاه کند، یعنی زمانی که اولین نسل کهکشان‌ها به وجود آمدند. این کهکشان‌ها حدود یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ به وجود آمده‌اند و حدود 12 میلیارد سال نوری با ما فاصله دارند، چون عمر جهان 13‌/‌6 میلیارد سال است.

ما به جایی رسیدیم که با تلسکوپ‌های روی زمین نمی‌توانیم این مشاهدات را انجام بدهیم. تلسکوپ‌های روی زمین و در فضا مکمل یکدیگر هستند؛ در فضا می‌توان کارهایی را انجام داد که در زمین نمی‌شود و برعکس. به همین علت است که به جفت تلسکوپ‌ها نیاز داریم و در این شرایط که برای فهم طبیعت داریم، احتیاج به تمام این تلسکوپ‌ها، هم در فضا و هم در زمین است که بتوانیم تمام این تلسکوپ‌ها را استفاده بکنیم.

چون سرعت نور محدود است. نوری که شما امشب از ستاره‌ها می‌بینید؛ نوری نیستند که در همان لحظه ستاره‌ها وجود دارند، چون نورشان مدتی طول کشیده است تا به شما رسیده است. به طور مثال خورشید، نورش 8 دقیقه طول می‌کشد تا به شما برسد. به همین دلیل خورشید را همان‌طور که 8 دقیقه پیش هست می‌بینیم، نه آن طور که الان هست، به این ترتیب اگر کهکشانی 8 میلیون سال نوری از ما فاصله داشته باشد، آن را طوری می‌بینیم که 8 میلیون سال پیش بود، نه آن‌طور که الان هست. بنابراین هرچقدر دورتر را نگاه می‌کنیم، در زمان به عقب بر‌می‌گردیم. اگر کهکشانی را می‌بینیم که به طور مثال 12 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد، آن کهکشان را طوری ‌می‌بینیم که 12 میلیارد سال پیش وجود داشت، یعنی شما نگاه می‌کنید به ابتدای جهان؛ وقتی که جهان به وجود آمد.

تا حدی می‌توانیم بگوییم، ولی تجربه نشان داده است که هرقدر ما جلوتر می‌رویم، سوالات و مبهمات ما بیشتر می‌شود. ما نمی‌توانیم بگوییم که تلسکوپ فضایی جیمز وب به تمام سوالات ما پاسخ می‌دهد. چیزی که می‌توانیم بگوییم این است که به بعضی از سوالات جواب می‌دهد و تعداد زیادی سوال به وجود ‌می‌آورد.

بستگی دارد به این‌که منظور ما از این‌که جهان چه شکلی دارد، چیست؟ شما برای این‌که شکل یک چیزی را ببینید، باید از آن خارج شوید و به آن نگاه کنید تا بتوانید شکل آن را ببینید. بدین ترتیب نمی‌توانیم ببینیم. شکلی که ما برای جهان تصور می‌کنیم، براساس قوانینی است که داریم و براساس این قوانین می‌توانیم ببینیم جهان به چه صورت هست و ماده چگونه روی فضا اثر می‌گذارد و انحنای فضا را تغییر می‌دهد؛ از روی آن می‌توانیم بفهمیم.

فاصله تا کهکشان‌های دوردست و سرعت کهکشان‌ها را که اندازه می‌گیریم، متوجه می‌شویم این دو عدد با هم متناسبند؛ به طوری که هرچقدر دورتر برویم، سرعت کهکشان‌ها بیشتر می‌شود. پس فاصله کهکشان‌ها متناسب با سرعت کهکشان‌هاست؛ این رابطه، رابطه هابل نام دارد. اگر تعداد زیادی کهکشان در نظر بگیریم و سرعت تمام آنها را محاسبه کنیم، می‌بینیم که تماما با سرعت در حال دور شدن از هم هستند. کهکشان‌های کمی در اطراف ما هستند که به ما نزدیک می‌شوند؛ ولی کل جهان بدین ترتیب در حال انبساط است.

اینها را از روی اثرش روی اجرام دیگر می‌توان حساب کرد، همچون جاذبه که ما آن را نمی‌بینیم؛ ولی حس می‌کنیم و وجود دارد که اگر نبود، من و شما اینجا نمی‌توانستیم بنشینیم. هر چیزی که نمی‌بینیم، دلیلی ندارد که وجود نداشته باشد. داده‌های ما، اثرات ماده تاریک و انرژی تاریک را نشان می‌دهند. چندین آزمایش و مشاهده متفاوت اثرات اینها را تایید کرده است. بدین صورت که شما فاصله‌تان را تا یک کهکشان از یک طریقی که فاصله اصلی ما تا یک کهکشان را به دست می‌دهد، اندازه می‌گیرید. از طریق دوم که قانون هابل هست و بستگی به دینامیک کهکشان‌ها دارد، بار دیگر فاصله با همان کهکشان را اندازه‌گیری می‌کنید؛ 2 عدد مختلف به دست می‌آید. در واقع فاصله شما تا یک کهکشان باید یک عدد باشد، اگر 2 عدد باشد یا این‌که شما یک اشتباهی کردید یا این‌که یک چیزی هست در آنجا که باید ببینیم که چرا بدین صورت شده است. چیزی که به دست می‌آید، همیشه فاصله اصلی ما تا آن کهکشان بیشتر از فاصله‌ای است که از روی دینامیک و سرعت کهکشان‌ها به دست می‌آید. در نتیجه شما باید یک انرژی داشته باشید که این کهکشان را از آن فاصله‌ای که بستگی به دینامیکش دارد، ببرد به فاصله اصلی‌اش برساند و آن انرژی، انرژی تاریک است.

ماده تاریک باعث کم شدن سرعت انبساط در جهان می‌شود، چون جاذبه ایجاد می‌کند. انرژی تاریک برعکس است؛ به ماده خاصیت دافعه می‌دهد، یعنی سرعت انبساط جهان را زیاد می‌کند. بنابراین یکی هست که سعی می‌کند جهان را روی هم نگه دارد و کهکشان‌ها را به علت جاذبه به سمت یکدیگر بکشد و یکی دیگر هم هست که باعث ازدیاد سرعت دور شدن کهکشان‌ها از هم می‌شود. رقابت میان این دو است که مشخص می‌کند آینده جهان چه خواهد بود.

اگر همان طور که گفتم، انرژی تاریک 73 درصد کل جهان را تشکیل بدهد، پس انرژی تاریک کسر قابل ملاحظه‌ای از جهان را تشکیل داده است و بدین ترتیب این باعث زیاد شدن سرعت انبساط جهان و زیاد شدن سرعت دور شدن کهکشان‌ها می‌شود. این به این معناست که جهان تا ابد انبساط پیدا می‌کند و باز هست؛ در یک نقطه نمی‌ایستد.

بله، همین طور است. انرژی تاریک در طول زمان، قدرتش بیشتر می‌شود و چون قدرتش بیشتر می‌شود، در لحظه زمانی می‌رسد که قدرتش به فواصل بسیار کوچک می‌رسد، مثل خوشه‌های کهکشانی، کهکشان‌ها و ستارگان. بدین صورت اینها را از هم دور می‌کند و باعث انفجار اینها می‌شود.

اگر تمام اینها درست باشد، حدود 20 میلیارد سال بعد از چیزی که جهان در حال حاضر هست، تمام می‌شود و طول عمر جهان 35 میلیارد سال خواهد بود. (عمر کیهان تا به امروز 13‌/‌6 میلیارد سال تخمین زده شده است)‌.

نکته اینجاست که نباید یک بعدی به این قضیه نگاه کرد. اول این‌ که علاقه بسیار زیادی به نجوم در ایران و بخصوص در جوان‌ها وجود دارد. بنابراین همه ما وظیفه داریم این را به?گونه‌ای احیا و کمکشان کنیم. این سخنرانی‌هایی که در ایران می‌کنم، در کشورهای خارجی همچون آمریکا و اروپا هم کردم؛ در این کشورها بیشتر کسانی که به سخنرانی‌ها می‌آیند، افراد بازنشسته و پیر هستند. در ایران اگر این کار را بکنم، بیشتر جوان‌ها می‌آیند و این نشان‌دهنده این است که چه قدرتی می‌تواند در آینده داشته باشد. بنابراین یک احساس مسوولیتی در ما وجود دارد که یک کاری انجام بدهیم. خوشبختانه این مهم نیست که شما امروزه کجا هستید، به وسیله اینترنت می‌توانید این داده‌ها را بگیرید و روی آن کار کنید. این است که دیگر مساله گرفتن داده‌ها و کار و تحقیق در این زمینه نیست. البته شما احتیاج به متخصص دارید که بگوید چه کاری انجام دهید. پس وقتی متخصصی داریم، دیگر داده‌ها را می‌توانیم بگیریم و روی آنها کار بکنیم؛ اما مساله تلسکوپ ملی، تنها بدین صورت نیست که انسان یک تلسکوپ 5/3 متری بگیرید که بعد از 5 سال ساخته شود و با آن مشاهده بکند. تلسکوپ 5/3?متری در آن موقعی که ساخته شود، تلسکوپ‌های 8 متری و 10متری در جهان داریم و جیمز وب در فضا هست. پس کار جدیدی نمی‌توانیم انجام دهیم؛ ولی اثری که این تلسکوپ در جامعه ایران می‌گذارد، کسانی که تربیت می‌شوند، کسانی که دنبال این می‌روند که تخصصی را یاد بگیرند تا این را بسازند و این را به راه بیندازند؛ آن اثرش در جامعه بسیار بیشتر خواهد بود تا اثر علمی که می‌گذارد. این بدین معنا نیست که اصلا هیچ کار علمی نمی‌توان کرد. کارهای زیادی می‌توان انجام داد. می‌توان به دانشجویان آموزش داد که چگونه کار نجومی بکنند؛ اما اثری که در طول این سال‌ها می‌گذارد، همچون ساخت آینه تلسکوپ، ساختن دستگاه‌های آن و نظمی که لازم هست برای قرار دادن تمام این دستگاه‌ها در کنار یکدیگر، اثر بسیار بزرگ‌تری در جامعه ایران می‌گذارد و نیروی متخصص ایجاد می‌کند که در خیلی از بخش‌های صنعتی کشور می‌توانند استفاده بکنند.

در آن صورت در ساخت تلسکوپ‌های بزرگ‌تر، ایران یک شریک بسیار کوچک می‌بود و فقط یک یا 2 درصد وقت تلسکوپ به ایران می‌رسید. برزیل این کار را کرده و 3?درصد از وقت تلسکوپ در اختیارش قرار گرفته است، همچنین آرژانتین چنین کاری را انجام داده است. منتها آن اثری که از لحاظ آموزش روی جامعه دارد، آن اثر را نمی‌گذاشت. دوم این‌که وقتی ایرانی‌ها خود، تلسکوپی بدین صورت بسازند و شروع به کار با آن بکنند، باعث یک غرور ملی می‌شود. می‌گوییم خودمان این کار را کردیم و در خاک ایران است و این خود نیز اثر زیادی دارد. به همین علت است که به این مساله نباید تنها از یک بعد نگاه کرد.

تنها راهی که برای آینده وجود دارد، این است که ما به چنین تلسکوپ‌هایی نیاز داریم تا بتوانیم به قعر جهان نگاه کنیم. تلسکوپی که من خودم روی آن کار می‌کنم، تلسکوپی هست که توسط موسسه تکنولوژی کالیفرنیا و کشورهای کانادا، ژاپن، هندوستان و تا حدی چین، طراحی آن انجام شده است و ساخته خواهد شد. این تلسکوپ در هاوایی مورد استفاده قرار می‌گیرد و قطر آینه آن 30 متر است و در ناحیه مادون قرمز (تا طول‌موج 2 میکرومتر، بخشی از نور فروسرخ که از جو می‌گذرد و به سطح زمین می‌رسد) حساس است. این تلسکوپ، مکملی است برای تلسکوپ جیمز وب و می‌توان چشمه‌های نوری که تلسکوپ جیمز وب پیدا می‌کند را با این تلسکوپ طیف‌نگاری کرد و حتی شاید بتوان سیاراتی را پیدا کرد که روی آنها حیات وجود داشته باشد.

این تقسیم‌بندی فقط از جنبه علمی صورت می‌گیرد. تلسکوپ‌های فضایی به علت این‌که جو در آنجا وجود ندارد، قدرت تفکیک بیشتری از تلسکوپ‌های زمینی دارند. مساله‌ای اساسی که جزئیاتی را می‌توانیم با آنها ببینیم که از روی زمین نمی‌توان دید. بعضی موج‌ها را باید از فضا مشاهده کرد و از روی زمین نمی‌شود. طول موج‌های بلندتر مادون قرمز و طول موج‌های کوچکتر ماوراءبنفش را فقط باید از فضا مشاهده کرد و از روی زمین نمی‌شود در این امواج آسمان را مشاهده کرد. اینها مسائلی هستند که باید هم تلسکوپ‌های زمینی و هم از تلسکوپ‌های فضایی استفاده کنیم.

سوالات خیلی زیادی هستند و کیهان‌شناسی، یکی از معدود علومی است که سوالات بسیاری هستند که باید به آنها جواب داده شود. به خیلی از آنها هر هفته و هر ماه جواب می‌دهیم، ولی خیلی سوالات و مجهولات دیگر به وجود می‌آورد.سوال‌های اساسی این هستند که ماهیت انرژی تاریک چیست؟ از چی تشکیل شده است، آیا آنجا هست یا نه؟ ماهیت ماده تاریک چیست؟ چه چیزی واقعا ماده تاریک را تشکیل می‌دهد و براساس اینها، آینده جهان به چه صورت خواهد بود و این را واقعا مشخص بکنیم. سوالات دیگر این است که اولین نسل کهکشان‌ها که به وجود آمدند، چگونه بودند؟ چقدر جرمشان بوده است و چقدر ستاره درونشان به وجود می‌آید؟ سوالات بعدی این است که ابتدای جهان چگونه بوده است و جهان چگونه به وجود آمده؟ مساله تورم، آیا واقعا صحت دارد یا نه؟ که این با مشاهدات پلاریزاسیون تابش زمینه کیهانی، شاید تا حدی بتوان به آن جواب داد. اینها سوالات اصلی هستند که در طول سال‌های آینده به آنها جواب داده خواهد شد. سوال دیگر این است که ستاره‌ها چگونه در کهکشان‌ها به وجود می‌آیند؟ این سوال خیلی اساسی است و شاید آدمی تاکنون راجع به آن فکر نکرده باشد و این سوال مبهمی است و یکی از پیچیدگی‌هاست که باید ببینیم چگونه است.

من نسبت به آینده خوشبین هستم، چون خیلی علاقه‌مند در حال تعلیم هستند و علاقه دارند که نجوم حرفه‌ای کار بکنند. در حال حاضر متاسفانه تعداد منجم حرفه‌ای زیادی نداریم، ولی این درک را مسوولان دارند که ببینند خلأ وجود دارد و شروع به تربیت این دانشجویان بکنند. من خودم چند دانشجوی ایرانی در خارج دارم و در حال تحصیل دکتری هستند. امیدوارم همین طور که آنها تربیت می‌شوند، بتوانند به جامعه خودشان کمک بکنند.