رازگشایی از حباب غول‌پیکر فضا

* یک گروه بین‌المللی با بهره از آرایه‌ی آلما، و همچنین تلسکوپ بسیار بزرگ ESO و چند تلسکوپ دیگر پرده از راز یک جرم کمیاب در دورست کیهان به نام "حباب لیمن-آلفا" برداشته‌اند. 

تاکنون چیزی که باعث می‌شده این ابرهای غول‌آسای گازی به این شدت بدرخشند برای اخترشناسان ناشناخته بود، ولی اکنون آلما دو کهکشان با ستاره‌فشانی‌هایی آتشین را در قلب یکی از این اجرام یافته که محیط پیرامونشان را برافروخته‌اند. این کهکشان‌های بزرگ هم به نوبه‌ی خود در مرکز انبوهی از کهکشان‌های کوچک‌تر هستند که به نظر می‌رسد در آغاز راهِ پدید آوردن یک خوشه‌ی بزرگ کهکشانی‌اند. احتمال می‌رود این دو چشمه‌ی آلما سرانجام به هم پیوسته و یک تک کهکشان بیضیگون غول‌پیکر پدید آوردند.
شبیه‌سازی از یک حباب لیمن-آلفا همانند LAB-۱. گاز سرد خنثا (بیشتر هیدروژن) به رنگ سرخ و گاز داغ به رنگ سفید. در مرکز این حباب دو کهکشان به شدت ستاره‌فشان هست که با کهکشان‌های کوچک‌تر (لکه‌های سرخ) درمیان گرفته شده‌اند. این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر
حباب‌های لیمن-آلفا (LABها) ابرهایی غول‌آسا از گاز هیدروژنند که می‌توانند صدها هزار سال نوری گستردگی داشته و در دورترین نقاط کیهان یافته شوند. نام آنها برگرفته از طول موج ویژه‌ای از طیف فرابنفش که می‌گسیلند است و به نام تابش لیمن-آلفا شناخته می‌شود [۱]. از زمان یافته شدن LABها، فرآیندهایی که به شکل‌گیری آنها می‌انجامیده برای اخترشناسان یک چیستان بوده، ولی شاید اکنون مشاهدات تازه‌ی آلما رازشان را فاش کرده باشد.

یکی از بزرگ‌ترین حباب‌های لیمن-آلفای شناخته شده، و بررسی شده‌ترین آنها، حباب لیمن-آلفای-۱ SSA22 یا LAB-۱ است. این حباب که در هسته‌ی یک خوشه‌ی نوزاد و غول‌پیکر از کهکشان‌ها جای دارد، نخستین جرم از این گونه بود که شناخته شد (در سال ۲۰۰۰) و به اندازه‌ای از ما دور است که حدود ۱۱.۵ میلیارد سال زمان می‌برد تا نورش به ما برسد.

اکنون گروهی از اخترشناسان به رهبری جیم گیچ، از مرکز پژوهش اخترفیزیک دانشگاه هرتفوردشایر بریتانیا توانسته‌اند با بهره از توانایی بی‌مانندِ آرایه‌ی بزرگ میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکامالما،ALMA)، ژرفای LAB-۱ را کاویده و نوری که از ابرهای غبار سرد در کهکشان‌های دوردست می‌آید را مشاهده کنند. این به آنها اجازه داد تا چندین چشمه‌ی تابش زیرمیلیمتری را بیابند و شناسایی کنند [۲].
در این نمودارِ داده‌نمایی شیوه‌ی درخشش یک حباب لیمن-آلفا که از بزرگ‌ترین و درخشان‌ترین اجران کیهان است نشان داده شده. تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر
آنها سپس عکس‌های آلما را با عکس‌هایی که کاوشگر طیف‌سنجی چند-یگانی (MUSE) نصب شده روی تلسکوپ بسیار بزرگ (وی‌ال‌تی، VLT) در رصدخانه‌ی جنوبی اروپا گرفته بود ترکیب کردند و نقشه‌ای از تابش لیمن-آلفا تهیه نمودند. این نشان داد که چشمه‌های یافته شده توسط آلما در ژرفای دل حباب لیمن-آلفا جای داشته و در آنجا دارند با نرخی بیش از ۱۰۰ برابر کهکشان راه شیری ستاره می‌سازند.

تصویربرداری ژرف (با نوردهی بلند) توسط تلسکوپ فضایی هابل و طیف‌سنجی به کمک رصدخانه‌ی دبلیو.ام. کک [۳] هم نشان داد که چشمه‌های آلما با کهکشان‌های همدم و کم‌نور پرشماری در میان گرفته شده‌اند که گویا دارند مرکز چشمه‌های آلما را با مواد بمباران کرده و به افزایش نرخ ستاره‌زایی آنها کمک می‌کنند.

این دانشمندان سپس به سراغ یک شبیه‌سازی پیچیده از شیوه‌ی پیدایش کهکشان‌ها رفتند تا نشان دهند که تابش این ابر برافروخته و غول‌پیکر لیمن-آلفا را می‌توان به دلیل نور فرابنفشی دانست که در اثر ستاره‌زایی در چشمه‌های آلما تولید شده و از روی گاز هیدروژن پیرامون پراکنده می‌شود. چنین فرآیندی به پیدایش همین حباب لیمن-آلفا که اکنون می‌بینیم انجامیده.
یکی از بزرگ‌ترین اجرام تکیِ شناخته شده در کیهان: حباب لیمن-آلفای LAB-۱. تابش شدید لیمن-آلفای فرابنفش آن در اثر سرخگرایی (انتقال به سرخ) کش آمده و به رنگ سبز دیده می‌شود. مشاهدات تازه برای نخستین بار نشان می‌دهند که نور این جرم قطبیده است، که نشان می‌دهد توسط کهکشان‌هایی در دلش روشن شده است. این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر
جیم گیچ، نویسنده‌ی اصلی پژوهش تازه توضیح می‌دهد: «یک چراغ خیابان در یک شب مه‌آلود را در نظر بگیرید- در این شرایط تابشی پراکنده و افشان دیده می‌شود زیرا نور چراغ توسط قطره‌های ریز آب پراشیده شده. یک چنین چیزی هم در این حباب روی می‌دهد، البته به جای چراغ خیابان، یک کهکشانِ به شدت ستاره‌فشان داریم و به جای مِه هم یک ابر غول‌آسا از گاز میان‌کهکشانی. این کهکشان‌ها دارند محیط پیرامون خود را روشن می‌کنند.»

شناخت روند پیدایش و فرگشت کهکشان‌ها یک چالش بزرگ است. اخترشناسان به این دلیل حباب‌های لیمن-آلفا را اجرام مهمی می‌دانند که به نظر می‌رسد جاهایی هستند که بیشتر کهکشان‌های بزرگ کیهان در آنها شکل می‌گیرند. به ویژه، این تابش گسترده‌ی لیمن-آلفا آگاهی‌هایی درباره‌ی چیزی که در ابرهای گازی باستانی پیرامون کهکشان‌های جوان رخ می‌دهد به دانشمندان می‌دهد؛ منطقه‌ای که بررسی‌اش بسیار دشوار، ولی شناخت آن کلیدی است.

جیم گیچ در پایان نتیجه می‌گیرد: «نکته‌ی هیجان‌انگیز درباره‌ی این لکه‌ها اینست که با رصد آنها، نگاهی کمیاب به چیزی می‌اندازیم که دارد پیرامون این کهکشان‌های جوان و درخشان رخ می‌دهد. تا مدت‌ها، ریشه‌ی این تابش گسترده‌ی لیمن-آلفا جنجال‌برانگیز بوده. ولی ما با پیوند نماهای تازه و شبیه‌سازی‌های کارآمد فکر می‌کنیم گره از این راز ۱۵ ساله گشوده‌ایم: حباب لیمن-آلفا-۱ جایگاه شکل‌گیری یک کهکشان بیضیگون غول‌پیکر است که روزی قلب یک خوشه‌ی غول‌آسا خواهد شد. ما داریم لحظه‌ای از روند شکل‌گیری این کهکشان در ۱۱.۵ میلیارد سال پیش را می‌بینیم.»

در ویدیوی زیر، با بزرگنمایی بخشی از آسمان در صورت فلکی دلو، به حباب لیمن-آلفای LAB۱ می‌رسیم:

--------------------------------------------
یادداشت‌ها:
۱] الکترون‌های منفی که به گرد هسته‌ی مثبت یک اتم می‌چرخند ترازهای انرژی را کوانتیده کرده‌اند. یعنی تنها می‌توانند در یک تراز انرژی خاص وجود داشته باشند، و تنها می‌توانند با گرفتن یا از دست دادن مقدار معینی انرژی، تراز خود را جابجا کنند. تابش لیمن-آلفا زمانی تولید می‌شود که الکترون‌های درون اتم‌های هیدروژن از دومین تراز پایین به پایین‌ترین تراز انرژی بروند. مقدار دقیق انرژی‌ای که از دست می‌رود به شکل نوری با طول موج ویژه در بخش فرابنفش طیف آزاد می‌شود که اخترشناسان می‌توانند آن را با تلسکوپ‌های فضایی یا اگر جرمی نورش سرخگراییده باشد [انتقال به سرخ]، با تلسکوپ‌های روی زمین شناسایی کنند. سرخگرایی LAB-1 حدود ۳ است و بنابراین نور لیمن-آلفای آن به شکل نور دیدنی (مریی) دیده می‌شود.

۲] "وضوح" یا "واگشود" یا "تفکیک‌پذیری" (resolution) توانایی دیدن اجرام به گونه‌ی جدا از هم است. اگر تفکیک‌پذیری کم باشد، چند چشمه‌ی نور درفاصله‌ای بیش از یک حد به شکل یک تک نقطه‌ی نور دیده می‌شوند. توان واگشود بالای آلما چیزی که پیش از این به عنوان یک حباب (توده‌ی) یگانه پنداشته می‌شد را به شکل دو چشمه‌ی جداگانه نمایان کرده.

۳] دستگاه‌های به کار رفته عبارت بودند از طیف‌نگار تصویربردار تلسکوپ فضایی (STIS) روی تلسکوپ فضایی هابل و طیف‌سنج چند-جرمی برای کاش‌های فروسرخ (MOSFIRE) روی تلسکوپ کک ۱ در هاوایی.

درباره‌ی LAB-1 خوانده بودید: * کهکشان هایی در دل حباب های گداخته
--------------------------------------------
به کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

واژه نامه:
ALMA - ESO - Very Large Telescope - Lyman-alpha Blob - star formation - galaxy - cluster of galaxies - elliptical galaxy - LAB - wavelength - ultraviolet - Lyman-alpha radiation - SSA22-Lyman-alpha blob 1 - LAB-1 - Jim Geach - Centre for Astrophysics Research - University of Hertfordshire - UK - Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array’ - ALMA - submillimetre emission - Multi Unit Spectroscopic Explorer - MUSE - VLT - Milky Way - NASA - ESA - Hubble Space Telescope - spectroscopy - W. M. Keck Observatory - hydrogen - streetlight - electron - nucleus - energy level - spectrum - Earth - redshift - visible light - Space Telescope Imaging Spectograph - STIS - Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration - MOSFIRE - Keck 1 - Hawaii

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه