آنچه وویجر از کهکشان می بیند و ما نمی بینیم

* فضاپیماهای دوقلوی وویجر به حدی از خورشید دورند که دیگر می توانند طول موجی ویژه از نور به نام تابش لیمن-آلفا
که از زمین دیده نمی شود را در کهکشان راه شیری ردیابی کنند.

فضاپیمای وویجر 1
فضاپیماهای دوقلوی وویجر به حدی از خورشید دورند که دیگر می توانند گونه ای از نور کهکشان راه شیری که از زمین دیده نمی شود را ببینند. مشاهدات آن ها می تواند در شناخت ما از شکل گیری ستارگان در کهکشان های دورتر و باستانی تر، همچون یک "سنگ رشید" (Rosetta stone) عمل کند.

وویجرهای پیر و کهنه کار، که در سال 1977 به فضا پرتاب شدند و اکنون به آرامی در حال نزدیک شدن به مرزهای بیرونی منظومه ی خورشیدی می باشند، برای نخستین بار طول موجی ویژه از نور به نام تابش لیمن-آلفا را از کهکشان خانگیمان دریافت کرده اند. طیف لیمن-آلفا درخشان ترین نوار نوریست که توسط هیدروژن، فراوان ترین عنصر موجود در کیهان، گسیل می شود. بررسی خط لیمن-آلفا می تواند نمایی از بسیاری از پدیده های کیهانی مانند ستاره زایی، محیط‌های باردار الکتریکی که در آن ها جو سیاره های جوان شکل می گیرد، و توده های آشفته ی گاز در فضای میان ستاره ای به ما بدهد.

ستارگان داغ و جوان محیط پیرامون خود را پر از فوتون های پرانرژی کرده، و الکترون ها را از اتم های هیدروژن جدا می سازند. سپس این اتم ها با یافتن و جذب الکترون دیگری، دوباره کامل می شوند. با این کار می توانند دو گونه فوتون بتابانند: فوتون "هیدروژن آلفا" و فوتون "لیمن - آلفا".

داستان دو فوتون
فوتون های هیدروژن آلفا (H-alpha)، که در بخش دیدنی (مریی) طیف الکترومغناطیس جای دارند، بدون هیچ مانعی از درون گاز میان ستاره ای می گذرند. ولی فوتون های لیمن-آلفا، که در محدوده ی طول موج های کوتاه تر فرابنفش قرار دارند، توسط این گازها دراشامیده (جذب) شده و سپس دوباره گسیل می شوند.

تاریخچه و مسیر پیچیده ی فوتون های لیمن آلفا باعث می شود فوتون های هیدروژن آلفا نسبت به آن ها اطلاعات سرراست تری درباره ی شکل گیری ستارگانی که حدودن کمتر از 8 میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارند به ما بدهند. اگر مسیر فوتون های هیدروژن آلفا از 8 میلیارد سال نوری بیشتر شود، انبساط کیهان به حدی آن ها را کش می آورد (سرخگرایی) که دیگر برای تلسکوپ های ما غیر قابل ردیابی می شوند. این بدان معناست که با بررسی فوتون های هیدروژن آلفایی که اکنون به ما می رسند، نمی توانیم چیزی از ستاره زایی در روزگار آغازین کیهان بفهمیم.

ولی نور لیمن-آلفا در آغاز راه طول موج کوتاه تری دارد، و حتی اگر به دلیل فاصله ی بسیار، کش بیاید و به سرخی بگراید، وارد محدوده ی دیدنی طیف شده و به آسانی آشکار می شود. روزین لالمن از رصدخانه ی پاریس در فرانسه می گوید: «تنها راه برای رصد کهکشان های بسیار کهن و بررسی نخستین ستارگانی که در جهان آغازین شکل گرفتند، نگریستن به پرتوهای لیمن-آلفاست.»

درخشش خیره کننده ی خورشید
ولی با وجودی که می توانیم پرتوی مریی لیمن-آلفایی که از کهکشان های این سو و آن سوی کیهان می آید را ببینیم، توانایی دیدن لیمن-آلفای کش نیامده ای که از کهکشان خودمان می آید را نداریم و در برابر آن نابیناییم. دلیل این امر اینست که خورشید حجم گسترده ای پرتوی فرابنفش لیمن-آلفا از خود می گسیلد، و این پرتو سپس توسط گاز درون منظومه ی خورشیدی پراکنده می شود. هر پرتوی لیمن-آلفای دیگری که از جایی دیگر از کهکشان راه شیری بیاید، هنگام رسیدن به ما هنوز در محدوده ی فرابنفش است، و از همین رو در میان پرتوی فرابنفش خورشید گم می شود، مانند شعله های شمع در کنار نورافکن.

اکنون لالمن و همکارانش تایید کرده اند که فضاپیمای وویجر از درون این فضای گازی بیرون رفته و توانسته مناطق ستاره زایی در جاهای دیگر کهکشان راه شیری را ببیند. به گفته ی وی: «وویجر هنوز هم عمده تابشی که دریافت می کند از خورشید است، با این حال شروع به دیدن چیزهای دیگری هم کرده: چشمه های کوچک درون کهکشانی که بسیار دورتر از خورشیدند و از درون بازوان مارپیچی و مناطق ستاره زایی موجود در صفحه ی کهکشان راه شیری می تابند.»

این تابش در سال 1993 و زمانی مشاهده شد که اخترشناسان در حال کاوش آسمان به کمک طیف سنج های فرابنفش در این فضاپیماها بودند. در آن زمان وویجر 1 حدود 40 یکای اخترشناسی از خورشید دور شده بود (هر یکای اخترشناسی یا AU برابر با فاصله ی زمین تا خورشید است.)
برداشت یک هنرمند از کاوشگرهای وویجر 1 و وویجر 2 در آستانه ی فضای میان ستاره ای (تصویر بزرگ تر)

لالمن و همکارانش دستاوردهای 10 سالِ وویجر 1 و پنج سالِ وویجر 2 را بررسی کردند. آن ها دریافتند که تغییرات آنی در پرتوهای لیمن-آلفا با تابش های هیدروژن آلفایی که پیش از این از مناطق ستاره زایی در کهکشان راه شیری دریافت شده بود همخوانی دارد.

نمونه ی آزمایشی
به گفته ی لالمن، از آنجا که ما تنها تابش لیمن-آلفای کهکشان های بسیار دور را می بینیم، و پیش از این هم تنها تابش هیدروژن آلفا را در راه شیری دیده بودیم، دیدن هر دوی این تابش ها در کهکشان خودمان به اخترشناسان اجازه خواهد داد ستاره زایی در کهکشان های دیگر را بهتر تفسیر کنند. به عبارت دیگر بررسی های بیشتر روی پرتوهای لیمن-آلفایی که از راه شیری می آیند می تواند به ستاره شناسان کمک کند پرتوهای لیمن-آلفایی که از کهکشان های دورتر می آید را نیز بهتر بشناسند.

لالمن می گوید: «این تابش ها مربوط به زمان تولد ستارگان داغ و جوان است. بنابراین دانستن میزان پرتوی لیمن-آلفای گسیل شده از هر کهکشان می تواند نمایانگر آهنگ ستاره زایی در آن کهکشان باشد. یکی از هدف های اصلی اینست که نخستین اثر نمایان شدن یک ستاره در کیهان آغازین را ردیابی کنیم، از همین رو دریافت لیمن-آلفا از دورترین (و در نتیجه جوان ترین -م) کهکشان ها و سپس تفسیر درست این پرتوها یکی از چالش های عمده ی ماست.»

وی می افزاید: «در کهکشان راه شیری، دقیقن می توان جای ستاره های تازه، حرکت آن ها و جنبش شناسی یا سینماتیک آن ها را فهمید و می توان هر چه که برای آزمودن دقیق مدل های پراکندگی آن ها نیاز است را در اختیار داشت. از آنجایی که همه چیز را به طور مفصل و باجزییات می دانیم، اکنون می توانیم یک نمونه ی آزمایشی برای این مدل ها داشته باشیم.»

جفری لینسکی از دانشگاه کلرادو در بولدر این کشف را یک انگیزه و محرک می داند. وی در رشته یادداشتی درباره ی این پژوهش می نویسد: «ماموریت اصلی وویجرها بررسی سیاره های بیرونی و محیط پیرامون آن ها بود. چه کسی دستاوردهای تازه ای از این فضاپیماها، آن هم پس از 20 سال را پیش بینی می کرد؟»

کاوش ها ادامه نمی یابد
سیستم وویجرها که آسمان ها را برای سیگنال های لیمن-آلفا می کاوید، به منظور ذخیره ی نیرو، چند سال است که خاموش شده. لینسکی می گوید: «طنزآمیز است که درست هنگامی که تابش لیمن-آلفای پیشِ روی وویجرها با گذشت زمان افزایش می یابد، نیروی الکتریکی آن ها نیز کاهش می یابد.»

ولی لالمن می گوید برایش اهمیتی ندارد. وویجر 1 و 2 با فاصله های 119 و 97 AU از خورشید، نزدیک لبه ی منطقه ای از فضا هستند که زیر سلطه ی خورشید و میدان مغناطیسی آن است. خاموش کردن طیف سنج های فرابنفش به فضاپیما این امکان را می دهد که دستکم تا سال 2020 بتوانند به فرستادن داده هایشان به زمین ادامه دهند (در واقع دیگر نیازی به طیف سنج ها نیست و وویجرها تنها به گسیل داده ها بسنده می کنند). ضمن این که فضاپیمای "افق های نو" متعلق به ناسا که هم اکنون در راه سیاره ی پلوتو است نیز می تواند به زودی این پرتوها را دریافت کند.

لالمن می گوید: «برای نخستین بار، ما واقعن به اطلاعاتی دست می یابیم که انگار خودمان در حال سفر در فضای میان ستاره ای هستیم. من که ناراضی و نومید نیستم.»

sun - Rosetta stone - solar system - wavelength - Lyman-alpha - hydrogen atom - electron - photon - H-alpha - electromagnetic spectrum - interstellar gas - ultraviolet - star formation - spectrum - Rosine Lallement - spiral arm - Milky Way galaxy - spectrograph - Voyager 1 - astronomical unit - AU - Voyager 2 - kinematics - Jeffrey Linsky - outer planet - electrical power - - Solar glare - magnetic field

منبع: newscientist و space.com

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه