تلسکوپ وب ناسا از اختروش‌ها برای باز کردن اسرار جهان اولیه استفاده خواهد کرد!!

این مفهوم هنری از یک کهکشان است که یک کوازار درخشان در مرکز آن قرار دارد. کوازار سیاه‌چاله ای بسیار درخشان، دور و فعال بسیار بزرگ است که جرمی میلیون‌ها تا بیلیون‌ها برابر خورشید دارد. در میان درخشان‌ترین اجرام جهان، نور یک اختروش بیش از همه ستاره‌های کهکشان میزبان خود است. كوازارها از طغیان ماده تغذیه می‌كنند و طوفانهای شدید و تشعشعات را آزاد می‌كنند و كهكشانهایی را شكل می‌دهند كه در آنها زندگی می‌كنند. دانشمندان با استفاده از قابلیتهای منحصر به فرد وب، شش کوازار دور و درخشان را در جهان بررسی خواهند کرد. اعتبار: NASA ، ESA و J. Olmsted (STScI)

در میان درخشان ترین اجرام جهان، نور یک اختروش بیش از همه ستارگان کهکشان میزبانش است و جتها و بادهای آن کهکشان داخل آن شکل می‌دهد.

اندکی پس از پرتاب در اواخر امسال، تیمی از دانشمندان تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا را ​​بر روی شش کوازار دور و درخشان آزمایش خواهند کرد. آنها خواص این اختروش‌ها و کهکشان‌های میزبان آنها و نحوه اتصال آنها در اولین مراحل تکامل کهکشان را در اوایل جهان بررسی خواهند کرد. این تیم همچنین از کوازارها برای بررسی گاز موجود در فضای بین کهکشانها استفاده خواهد کرد. آنها این کار را با استفاده از حساسیت شدید وب به سطح کم‌نور و وضوح زاویه‌ای عالی آن انجام می‌دهند.

وب: بازدید از جهان جوان

همانطور که وب به اعماق جهان نگاه می‌کند، در واقع به گذشته نگاه می‌کند. نور این اختروش‌های دور از زمانی که جهان بسیار جوان بود سفر خود را به وب آغاز کرد و رسیدن به آن بیلیون‌ها سال به طول انجامید. ما همه چیز را مانند گذشته، نه مانند امروز مشاهده خواهیم کرد.

“اعضای تیم سانتیاگو آریباس، استاد تحقیق در گروه اخترفیزیک مرکز نجوم در مادرید اسپانیا، همچنین عضو تیم علمی ابزار ابزار Neb-Infrared Spectrograph (NIRSpec) است:

“همه این اختروشهایی که ما در حال مطالعه آنها هستیم، زمانی وجود داشته‌اند که جهان کمتر از 800 میلیون سال عمر داشته است، یا کمتر از 6 درصد از سن فعلی آن بوده است. بنابراین این مشاهدات به ما این فرصت را می‌دهد که تکامل کهکشان و تشکیل و تکامل ابرسیاه‌چاله ها را بررسی کنیم.

نور این اجسام بسیار دور با گسترش فضا کشیده شده است. این امر به عنوان انتقال سرخ کیهانی شناخته می‌شود. در حقیقت، نور مرئی ساطع شده در جهان اولیه چنان بطور چشمگیری کشیده شده است که وقتی به ما می‌رسد به مادون قرمز منتقل می‌شود. وب با مجموعه سازه‌ای مادون قرمز تنظیم شده، منحصراً برای مطالعه این نوع نور مناسب است:

مطالعه اختروش‌ها، کهکشان‌ها و محیط‌های میزبان و خروجی‌های قدرتمند آنها

اختروشهایی که تیم بررسی خواهد کرد، نه تنها در بین دورترینها در جهان است، بلکه درخشان‌ترین آنها می‌باشند.

کریس گفت: “ما علاقه‌مند به مشاهده نورانی‌ترین اختروش‌ها هستیم زیرا مقدار بسیار بالایی از انرژی که در هسته‌های خود تولید می‌کنند باید با مکانیزمی مانند خروج و گرمایش کوازار بیشترین تأثیر را بر کهکشان میزبان بگذارد.” ویلوت، دانشمند تحقیقاتی در مرکز تحقیقات نجوم و اخترفیزیک هرزبرگ شورای تحقیقات ملی کانادا (NRC) در ویکتوریا، بریتیش کلمبیا می‌باشد. ویلوت همچنین دانشمند پروژه وب آژانس فضایی کانادا است. “ما می‌خواهیم این اختروش‌ها را در لحظه‌ای مشاهده کنیم که بیشترین تأثیر را بر کهکشان‌های میزبان خود دارند.”

مقدار زیادی انرژی آزاد می شود که ماده توسط سیاه‌چاله بزرگ تجمع یابد. این انرژی گازهای اطراف را گرم کرده و به سمت بیرون هل می‌دهد و باعث ایجاد جریان‌های شدیدی می‌شود که مانند یک سونامی در فضای بین ستاره‌ای ویرانگر کهکشان میزبان هستند.

این گازهای خروجی نقش مهمی در تکامل کهکشانها دارند. گاز به تشکیل ستارگان دامن می‌زند، بنابراین وقتی گاز خارج می‌شود، سرعت تشکیل ستاره کاهش می‌یابد. در برخی موارد، میزان خروجی بسیار نیرومند است و چنان مقادیر زیادی گاز را دفع می‌کند که می‌تواند تشکیل ستاره در کهکشان میزبان را کاملاً متوقف کند. دانشمندان همچنین فکر می‌کنند که جریان خروجی مکانیسم اصلی است که به وسیله آن گاز، گرد و غبار و عناصر در فواصل زیادی در کهکشان توزیع می‌شوند یا حتی می‌توانند به فضای بین کهکشان‌ها – محیط بین کهکشانی – خارج شوند. این ممکن است تغییرات اساسی در خصوصیات هر دو کهکشان میزبان و محیط بین کهکشانی ایجاد کند.

بررسی خصوصیات فضای بین کهکشانی در دوران باز یونش یا Reionization

طی صدها میلیون سال، گاز خنثی موجود در محیط بین کهکشانی شارژ یا یونیزه شد و این امر باعث شفافیت در برابر اشعه ماورابنفش می‌شود. این دوره دوران Reionization یا بازیونش نامیده می‌شود. اما چه عواملی منجر به تجدید حیات شد که شرایط “روشنی” را که امروزه در بیشتر جهان کشف شده است، ایجاد کرد؟ وب به اعماق فضا نگاه می‌کند تا اطلاعات بیشتری درباره این انتقال مهم در تاریخ جهان جمع کند. مشاهدات به ما کمک می‌کند تا دوران بازیونش درک کنیم را که یکی از مرزهای اصلی در اخترفیزیک است،.

این تیم از کوازارها به عنوان منابع نور پس‌زمینه برای مطالعه گاز بین ما و کوازارها استفاده خواهد کرد. این گاز نور کوازار را در طول‌موج‌های خاص جذب می‌کند. از طریق تکنیکی به نام طیف‌سنجی تصویربرداری‌، آنها به دنبال خطوط جذب در گاز مداخله‌کننده خواهند بود. هر چه کوازار روشن‌تر باشد، آن ویژگی‌های خط جذب در طیف قویتر خواهند بود. دانشمندان با تعیین خنثی بودن یا یونیزه شدن گاز، می‌فهمند که جهان تا چه حد خنثی است و چه مقدار از این فرآیند یونیزاسیون در آن زمان خاص اتفاق افتاده است.

کامیلا پاچیفیکی می‌گوید: “اگر می‌خواهید جهان را مطالعه کنید، به منابع زمینه بسیار روشن نیاز دارید. کوازار شی عالی در جهان دور است، زیرا به اندازه کافی نورانی است که می‌توانیم آن را به خوبی ببینیم. “ما می‌خواهیم جهان اولیه را مطالعه کنیم زیرا جهان تکامل می‌یابد و می‌خواهیم بدانیم که چگونه این جهان آغاز شده است.”

این تیم با استفاده از NIRSpec نوری که از کوازارها به دست می‌آید را مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌دهد تا به دنبال آنچه ستاره‌شناسان “فلزات” می‌نامند (عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم) باشند. این عناصر در اولین ستارگان و اولین کهکشان‌ها تشکیل شده و با خروج از آن بیرون رانده می‌شوند. تیم تحقیقاتی قصد دارد تولید این اولین “فلزات” و همچنین روش بیرون کشیدن آنها در محیط بین کهکشانی را با این جریان‌های اولیه اندازه‌گیری کند.

قدرت وب

وب یک تلسکوپ فوق‌العاده حساس است که قادر است نور بسیار کمی را تشخیص دهد. این مهم است، زیرا اگرچه اختروش‌ها ذاتاً بسیار روشن هستند، اما مواردی که این تیم قصد مشاهده آنها را دارد، از دورترین اجرام جهان هستند. در حقیقت، آنها آنقدر دور هستند که سیگنالهایی که وب دریافت خواهد کرد بسیار بسیار کم است. تنها با حساسیت خاص وب می‌توان این علم را به دست آورد. وب همچنین با وضوح زاویه‌ای عالی، تفکیک نور کوازار از کهکشان میزبان خود را امکان‌پذیر می‌کند.

منبع:

NASA’s Webb Telescope will use quasars to unlock the secrets of the early universe

by NASA’s Goddard Space Flight Center

https://phys.org/news/2021-06-nasa-webb-telescope-quasars-secrets.html