نقشه توزیع آب در یک کهکشان “نوجوان” کیهانی!!

کهکشان J1135 در فاصله 12 بیلیون سال نوری از ما قرار دارد و کمتر از 2 بیلیون سال پس از انفجار بزرگ دیده می‌شود.

 تصویر نشان می‌دهد که انتشارات فروسرخ از مولکولهای آب که در ابر بخار در اطراف یک کهکشان دیده می‌شوند، می‌تواند به ردیابی شکل‌گیری ستاره‌ها و سیاه‌چاله‌ها کمک کند (اعتبار تصویر: ناسا، ESA، J. Dalcanton (دانشگاه واشنگتن)، R. Foley (دانشگاه) کالیفرنیا – سانتا کروز؛ پردازش تصویر: جی کوبر (ناسا گودارد/دانشگاه کاتولیک آمریکا)/ رابرت لی)

برای اولین بار، دانشمندان موفق به تهیه نقشه‌ای از توزیع آب در کهکشانی شدند که در زمانی که جهان 13.8 بیلیون ساله فقط یک نوجوان کیهانی بود.

کهکشان J1135 در فاصله 12 بیلیون سال نوری زمین قرار دارد و بنابراین کمتر از 2 بیلیون سال پس از انفجار بزرگ دیده می‌شود.

نقشه آب J1135 که به عنوان بخشی از مطالعه Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA) توسط تیم اخترفیزیک رصدی و نظری کهکشان (GOThA) انجام شده است، همچنین دارای وضوح بی‌سابقه‌ای است که می‌تواند دینامیک کهکشان‌های اولیه کیهان را آشکار کند.

اگرچه آب یک عنصر ضروری برای حیات است، اما حضور آن در سراسر جهان هدفی فراتر از جستجو برای مناطق قابل سکونت دارد. دانشمندان می‌توانند از توزیع آب در یک کهکشان برای بازگویی داستان کیهانی فرآیندهای خاصی استفاده کنند که در آن رخ می‌دهد که به این دلیل است که وقتی آب حالت خود را از یخ به بخار تغییر می‌دهد، مناطقی با انرژی افزایش یافته را نشان می‌دهد که در آن ستاره‌ها یا حتی سیاهچاله‌ها متولد می‌شوند. به طور خلاصه، این بدان معناست که یافتن بخار آب در یک منطقه خاص از یک کهکشان نشان می‌دهد که اتفاق بسیار مهمی در آنجا رخ می‌دهد.

فرانچسکا پروتا، نویسنده اصلی این مطالعه و محقق SISSA، در بیانیه‌ای گفت: «آب نه تنها در زمین، بلکه در هر نقطه از فضا، در ایالات مختلف یافت می‌شود. به عنوان مثال، به شکل یخ، آب را می توان در ابرهای به اصطلاح مولکولی، مناطق متراکم غبار و گاز یافت که در آن ستاره ها متولد می‌شوند.

پروتا ادامه داد: “آب مانند یک شنل عمل می‌کند و سطح دانه های غبار بین ستاره‌ای را می‌پوشاند که بلوکهای سازنده این ابرهای مولکولی و کاتالیزورهای اصلی تشکیل مولکول در فضا را تشکیل می‌دهند.”

پروتا همچنین توضیح داد که مواقعی وجود دارد که چیزی سکون و سردی این ابرهای مولکولی را می‌شکند، مانند تولد ستاره‌ای که گرما را آزاد می‌کند یا سیاهچاله‌ای شروع به جشن گرفتن از مواد اطراف می‌کند که به نوبه خود انرژی ساطع می‌کند.

تشعشعات ناشی از این منابع مخرب، آب یخ زده را گرم می‌کند و باعث می‌شود که در طی فرآیندی به نام تصعید، مستقیماً به شکل گازی به نام بخار آب تبدیل شود. سپس با سرد شدن این بخار آب، نور فروسرخ ساطع می‌کند که ستاره‌شناسان قادر به مشاهده آن هستند.

پروتا گفت: «سپس اخترفیزیکدانان می‌توانند این انتشار بخار آب را برای نقشه‌برداری از مناطق کهکشان مشاهده کنند که در آن انرژی تولید می‌شود و بینش بی‌سابقه‌ای در مورد چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌ها به ما بدهد.

این داده‌های انتشار را می‌توان با نقشه‌برداری از مولکول‌های خاص، مانند دی اکسید کربن، ترکیب کرد تا حتی بیشتر در مورد چگونگی جمع شدن کهکشان‌ها در طول زمان آشکار شود.

اما مشاهده کهکشان‌های اولیه، مانند J1135، بدون کمک کوچکی از پدیده‌ای امکان‌پذیر نیستکه برای اولین بار در نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین به نام «عدسی گرانشی» پیش‌بینی شده بود.

نظریه نسبیت عام اینشتین در سال 1915 اساساً پیش‌بینی می‌کند که اجسام با جرم تأثیر تاب‌برداشتن ساختار فضا و زمان دارند، با فرض اینکه زمان در ابعاد بالاتر قابل لمس است. این شبیه به تشبیه دوبعدی وزن‌های کروی است که روی یک ورقه لاستیکی کشیده قرار می‌گیرند که باعث ایجاد فرورفتگی در ورقه می‌شود. همانطور که وزنهای با جرم بیشتر باعث انحنای شدید ورقه می‌شوند، اجرام کیهانی با جرم بیشتر باعث تاب برداشتن شدید فضازمان می‌شوند. به جز، در واقعیت، تاب برداشتن فضازمان در 4 بعدی به دلیل بیت زمان اتفاق می‌افتد.

این انحنا نه تنها چیزی را به وجود می آورد که ما به عنوان گرانش می‌شناسیم، بلکه پدیده‌ای واقعاً جالب در رابطه با نور را به وجود می‌آورد.

هنگامی که نور از یک منبع پس‌زمینه – مثلاً یک ستاره باستانی – – از کنار انحنای فضا-زمان ایجاد شده توسط یک کهکشان پرجرم بین آن منبع پس‌زمینه و زمین عبور می‌کند، منحنی مسیر نور از کنار جسم مداخله‌گر بستگی به نزدیک شدن آن به تار دارد. این در نهایت به این معنی است که نور یک جسم می‌تواند در زمانهای مختلف به تلسکوپ ما برسد.

در نتیجه، نه تنها یک شی پس‌زمینه می‌تواند در چندین نقطه در یک تصویر ظاهر شود، بلکه می‌تواند توسط اثر بزرگ‌نمایی شود، از این رو این اجسام مداخله‌گر را به عنوان «عدسی‌های گرانشی» توصیف می‌کنند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Galaxy from the ‘teenage’ universe reveals its water map for the 1st time

By Robert Lea

https://www.space.com/galaxy-from-teenage-universe-reveals-water-map-1st-time