نوری در بیکران دوردست

احسان سنایی

در ساعت ۷:۵۵:۱۹ روز ۲۳ آوریل ۲۰۰۹، ماهواره آمریکایی سوییفت (SWIFT)، طبق معمول هر ماه، موفق به تشخیص یک فوانگر پرتو گاما در گوشه‌ای از آسمان شد؛ انفجارهایی بسیار سریع و پرقدرت در طول موج گاما که تعداد انگشت‌شماری از آن‌ها را روزانه می‌توان در آسمان دید.

اما آن‌چه سوییفت در آن روز دید، رویدادی معمولی نبود. طبق محاسبات دانشمندان، این آتش‌بازی کیهانی بیش از ۱۳ میلیارد سال نوری¹ با ما فاصله داشت. به‌عبارتی انفجار GRB۰۹۰۴۲۳، شمع تولد ۶۳۰ میلیون سالگی جهان ما بود؛ زمانی‌که کیهان، تنها چهار درصد از عمر کنونی‌اش را داشت!

دورترین انفجار کیهانی – نقطه قرمز رنگ میانه تصویر

انفجارهای پرتو گاما (GRB ها)، رویدادهایی فوق‌العاده سریع‌اند که بیشتر از چندین دقیقه و یا حتی چندین ثانیه به طول نمی‌انجامند.

اگر همه داستان همین بود، اصلاً منصفانه نبود که چنین انفجارهای بی‌نظیری که هیچ از آن‌ها نمی‌دانیم، به کل ستاره‌شناسان تنها چند دقیقه فرصت تحقیق بدهند!

اما خوشبختانه رویدادی موسوم به «پس‌درخش»، به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا به اندازه کافی از آن‌ها اطلاعات ناب و بی‌نظیر استخراج کنند. پس درخش یک GRB در تمام طول موج‌ها از پرتو X گرفته تا امواج رادیویی را پوشش داده و حتی تا چندین روز به طول می‌انجامند.

بلافاصله پس از شاهکار سوییفت، نوک تلسکوپ‌های غول‌پیکر زمینی به سمت نقطه هدف تنظیم شد و دانشمندان با قطع روال عادی تحقیقاتشان؛ منتظر پس‌درخش دورترین انفجار کیهانی نشستند. از آن روزها چندین ماه می‌گذرد اما هنوز پژوهش‌ها در خصوص این انفجار ادامه دارد.

GRB ها به احتمال زیاد، نخستین انفجارهای ستاره‌ای کیهان‌اند و نورشان میلیاردها سال در راه بوده تا سرانجام امروز به دست ما برسد. شاید ۶۳۰ میلیون سال، زمان بسیار طولانی و زیادی به نظر آید، اما به آن اندازه زیاد نیست که یک ستاره سنگین وزن تشکیل شود، زندگی کند و سپس بمیرد.

این انفجار اما آن‌قدر دور (و بنابراین جوان) بود که حتی پس درخش آن نه در نور مرئی که در طول موج مادون قرمز دیده می‌شد². از این رو می‌توان نتیجه گرفت که فرآیند ستاره‌سازی در اوایل کیهان بسیار سریع رخ می‌داده است.

رصدخانه رادیویی VLA در صحرای نیومکزیکوی ایالات متحده، روز بعد از انفجار ۲۷ آنتن رادیویی‌اش را به تماشای آن نشاند و به مدت یک هفته قادر بود آن را پیش از محو شدن در تاریکی کیهان، تحت نظر قرار دهد.

دکتر «دیل فریل» از رصدخانه ملی رادیویی ایالات متحده (NRAO) می‌گوید:

«این انفجار، نگاه بی‌سابقه‌ای به دوران طفولیت کیهان که متحمل تغییرات شدیدی می‌شد را فراهم آورد. نخستین دوران تاریک کیهان با نور نخستین ستارگان برچیده شد و نخستین کهکشان‌ها شروع به شکل‌گیری کردند. ستاره‌ای که منفجر شده است، یکی از همین نخستین نسل‌های ستاره ای است».

دکتر «ادو برگر» از رصدخانه غول‌پیکر جمینی می‌گوید: «این نشان می‌داد که حتی ابتدایی‌ترین نسل‌های ستارگان، بسیار به ستارگان جهان امروز ما شبیه بوده‌اند؛ چراکه آن‌ها نیز وقتی می‌میرند، انفجارهای پرتو گامای مشابهی را سبب می‌شوند.

با این حال، احتمالاً هنوز برای استدلال (این موضوع) زود است. این (انفجار) کمی بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش رخ داد. ما اساساً می توانیم GRB ها را از سراسر کیهان بیابیم. نزدیک‌ترین آن‌ها تنها ۱۰۰ میلیون سال نوری آن‌طرف تر رخ داد و این که دورترین است، ۱۳ میلیارد سال نوری با ما فاصله دارد؛ از این‌رو (این رویدادها) تمام جهان را دربرگرفته‌اند.

دورترین آن‌ها برای نخستین بار نشان داد که ستارگان پرجرم در آن فواصل بسیار دور وجود دارند. این همان چیزی است که مدت زمان زیادی همه به آن شک داشتند، اما هیچ مدرک رصدی مستقیمی وجود نداشت. بدین ترتیب، این یکی از نتایج جذاب این رصد بود ».

یکی از شاخه‌های سه گانه آرایه تلسکوپ‌های رادیویی VLA در صحرای نیومکزیکوی ایالات متحده. عکس از: NRAO

دانشمندان معتقدند که این رویداد بسیار بیشتر از یک GRB معمولی قدرت داشته؛ اما با این حال رکوردشکنی هم نکرده است. این انفجار تا حد زیادی کروی بوده و لایه‌های فوقانی ستاره را به صورت لایه‌ای رقیق و یک‌دست در پیرامون ستاره بسط داده است. دکتر «درک فاکس» از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا می‌گوید:

«مطالعه چنین انفجارهایی با انواع مختلف تلسکوپ‌ها بسیار مهم است. تیم تحقیقاتی ما، اطلاعات VLA را با رصدهای پرتو X و مادون قرمز ترکیب کرد تا به برخی از شرایط فیزیکی انفجار پی ببرد.

نتیجه این‌که نگاهی بی‌نظیر به جهان بسیار جوان انداخته‌ایم که از هیچ راه دیگری امکان آن وجود نداشت».


انفجارهای پرتو گاما را تنها می‌توان از فضا دید؛ چراکه جو زمین چون دیواری در مقابل پرتوهای گاما عمل می‌کند.

پانوشت‌ها

۱- سال نوری، مقیاس تعیین فاصله در ستاره‌شناسی است و معادل مسافتی است که نور، طی یک سال آن‌هم با سرعت ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه طی می‌کند.

به دلیل متناهی بودن این سرعت، جهان این امکان را به ما داده که با نگاه به دورترین اجسام کیهانی، به تماشای گذشته‌های دورتری نیز بپردازیم؛ چرا که نور آن‌چه که در آن دوردست‌ها می‌بینیم، هنوز در راه است و در واقع امروزه تنها قادر به مشاهده نوری هستیم که سال‌های پیش از آن جسم حرکت کرده و هم اکنون به چشمان ما رسیده است.

۲- بادکنکی را تصور کنید که یک موج سینوسی روی آن ترسیم شده و آرام آرام در حال باد شدن است. جهان ما نیز در ابعاد بزرگ در حال انبساط است. اگر خط ترسیم‌شده بر روی بادکنک را یک پرتو نور بدانیم که طول موج آن متناسب با فاصله میان قله‌های موج سینوسی است، آن‌گاه خواهیم دریافت که اصولاً طول موج نورهایی که از دورترین نقاط کیهان به دست ما می‌رسند نیز در حال افزایش است.

به همین دلیل اجسام دودست را در نور مرئی، قرمز تر از حالت معمول می‌بینیم و حتی برخی از آن‌ها که شدیداً دورتر واقع شده‌اند، فقط با نور مادون قرمز دیده می‌شوند.