سایه ابر آبی کیهانی دمای کیهان اولیه را آشکار کرده است!!

گاهی اخترشناسان و اخترفیزیکدانان در مقیاس‌های غول‌پیکر و شگفت‌انگیزی – هم از نظر مسافت و هم از نظر زمان – کار می‌کنند که نمی‌توانید از اکتشافات جدیدی شگفت زده شوید که آنها مدام به دست می‌آیند.

نمونه موردی: بررسی دمای کیهان در جوان‌ترین فاز آن، فقط 880 میلیون سال پس از انفجار بزرگ، با مشاهده سایه‌ای ممکن شد که ابری از گاز آب سرد در فاصله 13.8 بیلیون سال نوری از زمین ایجاد می‌کند.

این اولین نگاه ما تاکنون به دمای کیهان است که دانشمندان فکر می‌کنند در طول زمان با انبساط و گسترش آن سرد می‌شود و این یک نقطه داده واقعا مفید در شکار اسرارآمیزترین نیروهای پشت انبساط است: انرژی تاریک.

اکسل وایس، ستاره‌شناس موسسه ماکس پلانک می‌گوید: «این نقطه عطف مهم نه تنها روند خنکسازی مورد انتظار را برای یک دوره بسیار زودتر از آنچه قبلاً ممکن بود تأیید می‌کند، بلکه می‌تواند پیامدهای مستقیمی بر ماهیت انرژی تاریک گریزان نیز داشته باشد.

کلید چگونگی انجام این کار بر تضاد دما متمرکز است. ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ NOEMA (آرایه میلی‌متری گسترده شمالی) در فرانسه، روی کهکشان HFLS3 متمرکز شدند – که به دلیل تعداد غیرعادی بالای ستاره‌های جدیدی که در حال تولید است، به عنوان کهکشان ستاره‌افشان شناخته می‌شود.

نور زمان زیادی می‌کشد تا از HFLS3 به ما برسد که کمتر از یک بیلیون سال پس از پیدایش کیهان، آن را می‌بینیم. آنچه ما همچنین می بینیم ابر بزرگی از بخار آب بین ما و کهکشان است، ابری که خنک‌تر از تشعشعات پس زمینه مایکروویو کیهانی (CMB) است که دمای کیهان را نشان می‌دهد.

اختلاف دما بین گاز کولر و CMB باعث ایجاد خطوط جذبی می‌شود و با مطالعه این خطوط می توان‌دمای CMB را تعیین کرد. این بخش نسبتاً پیچیده‌ای از اخترفیزیک است که توسط نور فروسرخ ساطع شده توسط ستاره‌های تازه متولد شده در HFLS3 امکان‌پذیر شده است.

محققان CMB بین 16.4 و 30.2 کلوین (256.8- تا 243- درجه سانتیگراد) را در دوره زمانی نشان داده شده توسط HFLS3 محاسبه می‌کنند که با پیش‌بینی‌های مدل کیهان‌شناسی قبلی 20 کلوین مطابقت دارد. این امر یک تأیید مهم از مدل‌سازی ما است.

دومینیک ریچرز، اخترفیزیکدان از دانشگاه کلن در آلمان می‌گوید: «علاوه بر اثبات سرد شدن، این کشف همچنین به ما نشان می‌دهد که کیهان در مراحل اولیه‌اش دارای برخی ویژگی‌های فیزیکی کاملاً خاص بود که امروزه دیگر وجود ندارند».

حدود 1.5 بیلیون سال پس از انفجار بزرگ، پس‌زمینه مایکروویو کیهانی برای قابل مشاهده بودن این اثر خیلی سرد بود. بنابراین ما یک پنجره رصدی منحصربه‌فرد داریم که فقط به روی یک جهان بسیار جوان باز می‌شود.

یافته‌ها نشان می‌دهد که تخمین‌های قبلی از نرخ کاهش دما به‌عنوان منطبق بر انبساط، در ناحیه مناسبی هستند. تلاش برای خواندن این نوع خواندن در حال حاضر کارساز نخواهد بود – CMB برای ایجاد کنتراست دما بسیار سرد است.

وقتی صحبت از انرژی تاریک به میان می‌آید، تصور می‌شود که این انرژی باعث انبساط کیهان می‌شود، اما توانایی مشاهده مستقیم آن خارج از محدوده ابزارهای فعلی ما باقی می‌ماند. با این حال، ما می‌توانیم با مشاهده اثرات آن – از جمله سرعت انبساط جهان و کاهش دمای CMB، در مورد آن بیشتر بیاموزیم.

طبق معمول، یک بخش از تحقیق باعث تحقیقهای بسیار دیگری می‌شود. تیم تحقیقاتی اکنون به دنبال ابرهای آب سرد دیگری است که می‌توان از همین روش استفاده کرد، با این هدف که در 1.5 بیلیون سال اول پس از انفجار بزرگ، مطالعه دیگری را به دست آورد.

روبرتو نری، ستاره‌شناس موسسه رادیویی اخترشناسی میلیمتریک (IRAM) در فرانسه می‌گوید: «تیم ما در حال حاضر این موضوع را با NOEMA با مطالعه پیرامون کهکشان‌های دیگر دنبال می‌کند.

با پیشرفت‌های مورد انتظار در دقت حاصل از مطالعات نمونه‌های بزرگ‌تر از ابرهای آبی، باید دید که آیا درک اصلی کنونی ما از انبساط کیهان وجود دارد یا خیر.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

A Cosmic Water Cloud Shadow Has Revealed The Temperature of The Early Universe

DAVID NIELD 4 FEBRUARY 2022

https://www.sciencealert.com/the-shadow-of-a-cosmic-water-cloud-reveals-the-temperature-of-the-early-universe