با گرت دی الینگوورت کاشف دورترین جرم کیهان
دیدن مرزهای جهان
دکتر گرت دی الینگوورت Garth D. Illingworth استاد ستارهشناسی و اختر فیزیک و ستارهشناس رصدخانههای یو سی و رصدخانه لیک است. وی که سابقه همکاری طولانی با موسسات پژوهشی را دارد هفته گذشته و زمانی نامش در محافل علمی مطرح شد که به همراه گروهی از دانشمندان توانستند با کمک تلسکوپ فضایی هابل نقطهای را پیدا کنند که حدس زده میشود دورترین جرم رصد شده عالم تاکنون باشد. این کشف به قدری برای ناسا با اهمیت به شمار میرفت که چارلز بولدون رئیس ناسا و فضانوردی که زمانی در ماموریت تعمیر تلسکوپ فضایی هابل خلبان شاتل فضایی بود، درباره اهمیت این کشف و تلاشی که ناسا برای درک اسرار عالم انجام میدهد سخن گفت. این کشف بویژه از آن جهت برای ناسا مهم به شمار میرفت که این تصویر توسط دوربین میدان دید شماره 3 که در آخرین ماموریت تعمیر تلسکوپ فضایی هابل به آن اضافه شد تهیه شده بود و به این ترتیب نشان داد که هابل هنوز هم یکی از ارزشمندترین ابزارهای انسان برای کاوش در جهان است. اما برای ستارهشناسی مانند دکتر الینگوورت که اکنون در دانشگاه کالیفرنیا در سانتاکروز مشغول فعالیت است این کشف از این جهت مهم است که ما را به مرزهای آغازین کیهان و جایی نزدیک میکند که نخستین کهکشانها شکل میگرفتند. گفتوگوی زیر گپ کوتاه جامجم با این ستارهشناس برجسته است.
شما و همکارانتان اخیرا موفق شدهاید جرمی را پیدا کنید که این جرم نامزد عنوان دورترین جرم رصد شده کیهان تاکنون است. مشخصات این جرم چیست؟
جرمی بسیار کوچک است. در حقیقت جرم این جسم تنها حدود یک درصد جرم کهکشان راه شیری ماست و قطر آن تقریبا بین یکدهم تا یک بیستم قطر کهکشان خانگی ما، راه شیری ارزیابی شده است.
چیزی که ما پیدا کردیم کره مهآلوده از ستارهها و عمدتا ستارههای درخشان آبی رنگ و نشاندهنده این مساله است که در این منطقه ستارهها در حال تولد بوده یا سن بسیار پایینی دارند. این جرم تاکنون دورترین جرمی است که ما توانستهایم رصد کنیم و از آنجا که نور آن مدت مدیدی در راه بوده است تا به ما برسد یکی از جوانترین کهکشانهایی است که تاکنون کشف شده است.
این کهکشان در فاصله تنها 500 میلیون سال بعد از مهبانگ یا انفجار بزرگ قرار دارد که در نتیجه فاصلهاش از ما در حدود 2/13 میلیارد سال نوری است و البته باید یادآوری کنم که سن جهان در حدود 7/13 میلیارد سال برآورد میشود.
شما این جرم را با کمک دوربین
WFC3 یا دوربین میدان دید باز شماره 3 تلسکوپ فضایی هابل که در آخرین ماموریت تعمیر این تلسکوپ فضایی بر روی آن نصب شده است، کشف کردید. چگونه از دل این تصویر این کهکشان را به دام انداختید؟ما در حقیقت از روی پارامتری به نام انتقال به سرخ فاصله این اجرام را تعیین میکنیم یعنی میبینیم که در اثر تاثیر انبساط عالم طیف یک جرم چقدر به بخش قرمز طیف الکترومغناطیس انتقال پیدا کرده است، بدیهی است هرچه این انتقال بیشتر باشد جرم در فاصله دورتری از ما قرار دارد. روشی که ما استفاده کردهایم روشی به نام بیرون کشیدن یا دراپ اوت است. این در حقیقت یکی از راهبردهای رایج در شکار اجرام دوردست و دارای انتقال به سرخ بالا در میان ستارهشناسان به شمار میرود. این تکنیک بر این واقعیت استوار است که جهان ما مملو از مولکولهای هیدروژن طبیعی است که طول موجهای آبیتر از 6/12 نانومتر را جذب میکند بدین ترتیب در طیف دریافتی از یک جرم دوردست شکافی حاصل از جذب نور توسط این هیدروژن وجود دارد.
حال در جرمی که انتقال به سرخ صفر دارد این شکاف سر جای خودش یعنی در بخش 122 نانومتر طیف است در حالی که اگر جرمی مثلا انتقال به سرخ 6 داشته باشد محل این شکاف تغییر میکند و به جای 122 نانومتری در بخش 851 نانومتر طیف این شکاف به چشم میخورد با محاسبه این جابجایی میتوان مقدار پارامتر انتقال به سرخ را محاسبه کرد، ستارهشناسان برای پیدا کردن جرمهای دوردست در حقیقت آسمان را در طول موجهای مختلف رصد میکنند و دنبال اجرامی میگردند که در نقاط مشخصی از طیفشان این شکاف وجود دارد یا اصطلاحا بخشی از طیفشان محو میشود.
با پیدا کردن محلی که این محو صورت گرفته و مقایسه آن با جایی که باید باشد میتوان انتقال به سرخ را محاسبه کرد که انتقال به سرخ هم فاصله از ما را مشخص میکند ما هم به همین ترتیب این جرم را یافتیم. اگر خوانندگان شما مایلند بیشتر درباره این داستان بدانند پیشنهاد میکنم به این وبسایت سری بزنند:
http://firstgalaxies.org.کشف هیجانانگیز شما جرمی را در فاصله 2/13 میلیارد سال نوری از ما به دام انداخته است، یعنی ما به جرمی نگاه میکنیم که تنها 500 میلیون سال بعد از مهبانگ آنجا بوده است. چه ارزشهای علمی در چنین یافتهای پنهان است؟
پیدا کردن این اجرام به ما میگوید که چطور کهکشانها در فاصله 500 میلیون سال بعد از مهبانگ که دوران نوزادی عالم به شمار میرود، شکل میگیرند و همینطور به ما کمک میکند تا مرزی را برای نقطه آغازین شکلگیری کهکشانها مشخص کنیم.
گرت دی الینگوورت: این جرم تاکنون دورترین جرمی است که ما توانستهایم رصد کنیم و از آنجا که نور آن مدت مدیدی در راه بوده است تا به ما برسد یکی از جوانترین کهکشانهایی است که تاکنون کشف شده است
اینها اطلاعات فوقالعاده باارزشی هستند که بتازگی توانستهایم به آنها دست پیدا کنیم، اگرچه غیرمنتظره نیست، اما فوقالعاده باارزش است که ما نتایجی بیش از شبیهسازیهای نظری و حدسهای تقویت شده در اینباره در اختیار داشته باشیم.
شکلگیری کهکشانها و تحول آنها یکی از هیجانانگیزترین سوالها و موضوعات مورد پرسش نوع بشر بوده است. آیا اکنون به جایی رسیدهایم که بتوانیم نظری قاطع درباره نخستین کهکشانها ارائه دهیم؟
اینکه چگونه نخستین ستارهها و نخستین کهکشانها شکل گرفتهاند، یکی از مهمترین سوالهای جهان علم در دوران ماست.
ما به کمک رصدهای جدیدی که داشتهایم و همینطور به کمک مدلهایی که کامپیوترهای قدرتمندمان تهیه کردهاند کمکم شروع به درک موضوعاتی مانند این کردهایم که چگونه، کی و حتی در کجای عالم نخستین ستارهها و کهکشانها شکل گرفتهاند، اما دانش ما در این زمینه هنوز ناقص است. ما هنوز در حال چنگ زدن و خراش دادن پوسته این معما هستیم و زمانی طولانی تا نفوذ به عمق آن پیشرو داریم.
شما این کهکشان را همانطور که اشاره کردم با کمک تلسکوپ فضایی هابل تهیه کردید، آیا هابل این توانایی را دارد که به جستجو در ژرفای عمیقتر کیهان نیز بپردازد؟
ما باید بتوانیم اجرام بیشتری مانند این یکی را با کمک تلسکوپ فضایی هابل پیدا کنیم و به این ترتیب هابل میتواند در غنا بخشیدن به درک ما از عمق کیهان کمک کند، اما هابل نمیتواند بیش از این به نزدیکی زمان مهبانگ نزدیکتر شود. برای این کار لازم است که هابل تصاویری در طول موجهای بلندتر (یا قرمزتر) تهیه کند که این فراتر از توانایی فعلی این تلسکوپ است، برای اینکه گام بعدی را برداریم و به زمان گذشتهتر برگردیم و اینکه بتوانیم کهکشانهای جوانتر و حتی شاید نخستین کهکشانها را ببینیم نیازمند تلسکوپ فضایی جیمز وب هستیم.
به تلسکوپ فضایی جیمز وب اشاره کردید. آیا فکر میکنید جیمز وب خواهد توانست کهکشانهایی در آستانه عصر تاریکی آغاز کیهان را شکار کند؟
بله، یکی از هدفهای اصلی طراحی جیمز وب همین است که بتواند کهکشانهایی در این فاصله را به دام بیندازد. بازه زمانی بین 200 تا 300 میلیون سال پس از مهبانگ تا 500 تا 600 میلیون سال بعد از مهبانگ بازه اصلی خواهد بود که جیمز وب به کاوش در آن خواهد پرداخت.
شما با بزرگترین تلسکوپهای فضایی و زمینی جهان کار و رصد کردهاید و از اطلاعاتی که آنها تهیه کردهاند، برای پژوهشهای روز علمی استفاده کردهاید. شاید شنیده باشید که در ایران سرانجام طرح رصدخانه ملی ایران به مراحل نهایی خود نزدیک میشود و شاید تا کمتر از یک دهه دیگر در زیر یکی از شفافترین آسمانهای ایران تلسکوپ ملی ایران ـ که تلسکوپی با قطر 5/3 متر است ـ نخستین نور خود را دریافت کند. آیا چنین رصدخانهای در آن زمان و در کنار رصدخانههای غول پیکری که در جهان وجود دارند، میتواند برای دانشمندانی مانند شما اطلاعاتی باارزشهای پژوهشی علمی تولید کنند؟
بله و بسیار زیاد. ستارهشناسی دانشی است که به طور بسیار چشمگیری وسیع است و کشفیاتی که در آن اتفاقات میافتد بر مبنای دادههایی است که تلسکوپهای حرفهای جهان در همه کلاسها و اندازهها چه در زمین و چه در فضا تهیه میکنند. جهان ما مملو از اجرامی با ابعاد و درخششهای متفاوت است و به همین دلیل در لبه مرزهای دانش کارهای بسیاری وجود دارد که انجام آنها در توان ردههای مختلف تلسکوپهاست. البته این نکته بسیار مهمی است که برنامه تحقیقات علمی را مطابق با تواناییهای تلسکوپی که در اختیار داریم تنظیم کنیم. اگر برنامه خوب و منطقی بر این مبنا تنظیم شده باشد و در طراحی آن به آشکارسازهای مختلف نظیر طیفسنجها و دوربینهای مختلف و بقیه امکانات فنی تلسکوپ دقت شده باشد تلسکوپی 5/3 متری میتواند دادههای فوقالعاده باارزش علمی را در اختیار دانشمندان قرار دهد.
از اینکه در این گفتوگو با جامجم شرکت کردید، ممنونم و اگر در پایان نکتهای هست که مایلید با خوانندگان ما در میان بگذارید بفرمایید.
ستارهشناسی دانشی با جذبه جهانی است. این دانش نهتنها به ما بینشی میدهد که به درون عالم بنگریم بلکه کمکمان میکند تا به عنوان موجوداتی هوشمند بفهمیم کجا زندگی میکنیم و گذشته چگونه بود و آینده چگونه خواهد بود. ما روی سیاره بسیار کوچکی زندگی میکنیم که دور یکی از میلیاردها ستاره کهکشانی میچرخد که خود یکی از میلیاردها کهکشان جهان است. با وجود این ما گامهای بزرگی برای درک جهان برداشتهایم.
به نظرم درک این این نکته که مغز ما این توانایی را دارد که چنین درکی را توسعه بدهد بسیار شگفتانگیز و اثیرگذار است.
پوریا ناظمی / گروه دانش
گفت و گو
