بیگ بنگ: غبار کیهانی چیزی نیست که بخواهیم به سادگی آن را به زیر فرش جارو کرده و فراموش کنیم! اخترشناسان با حمایت بنیاد ملی علوم در حال بررسی و نقشه­‌برداری از غبار کیهانی هستند تا بدانند چه چیزی را احتمالا از ما پنهان کرده، از کجا آمده و به چه چیزی تبدیل خواهد شد.

به گزارش بیگ بنگ، برخی محققان در صدد بررسی منشا غبار در سطح اتمی هستند و عده­‌ای نیز به بررسی شمای کلی این موضوع می ­پردازند تا مکان­‌های احتمالی تشکیل ستاره‌­ها و سیاره­‌ها در ابرهای ستاره‌­ای را رصد کنند. اکتشافات اخیری نظیر کشف کهکشانی جوان با میزان غبار کیهانی بیش از حد انتظار، به ما نشان داد هنوز راه زیادی برای درک کامل منشا این غبار کیهانی داریم.

مقدار کمی غبار، مشکل بزرگی می­سازد

با اینکه غبار تنها 1 درصد از مواد میان­ ستاره­‌ای را تشکیل می­دهد، می­تواند تاثیرات بسیاری بر مشاهدات اختر­شناسان بگذارد. غبار چندان چهرۀ محبوبی ندارد، زیرا نور دریافتی از ستاره­‌ها و کهکشان­‌های دور را جذب و پخش می­ کند و باعث اختلال در رصد این اجسام می­ شود. اثر پخش ­کنندگی غبار را با نام “قرمزکنندگی” می­ شناسند. غبار نور آبی دریافتی از یک جسم را پخش کرده و آن را قرمزتر نشان می­دهد. دلیل این اتفاق این است که غبار بر روی نورهای با طول موج کوتاه(مثل آبی) اثر بیشتری دارد. دلیل قرمزشدن نور خورشید در زمان غروب نیز همین مسئله است.

اخترشناسان می­توانند اطلاعات بسیاری را از روی رنگ یک ستاره بدست بیاورند، بنابراین قرمز نشان­ دادن یک ستاره باعث می­ شود دمای آن ستاره سردتر از میزان واقعی نشان داده شود. امروزه ما می­توانیم به لطف داگ فینک­‌باینر، ستاره­‌شناس مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین، قرمزی این ستاره­‌ها را اصلاح کرده و به رنگ واقعی آنها پی ببریم.

این ستاره­‌شناس پس از فارغ­‌التحصیلی از دانشگاه برکلی کالیفرنیا مطالعات خود را در مورد غبار کیهانی در دهه­ 1990 میلادی آغاز کرد. ممکن است زمان­ گذاشتن برای غبار کیهانی موضوع عجیبی به نظر بیاید اما فینک‌­باینر در این باره می­گوید: «آنقدر که به نظر می­­ رسد، غبار چیز مبهمی نیست. اجرامی مانند سحابی­‌های شکارچی، سراسب و ستون­‌های آفرینش چگال هستند و حتی مقدار اندکی غبار نیز می­ تواند بر کار ما اثر بگذارد. بنابراین ما باید راهی برای حل این مسئله بیابیم.»

رنجشی مبرم

دانستن اینکه در کجا غبار هست و در کجا نیست، به ما درک بهتری از اتفاقات کهکشان ارائه می­ کند. برای مثال، منطقه­‌ای مملو از غبار می­تواند نشان­‌دهندۀ فعالیت­‌های تشکیل ستاره‌­ای شدید باشد. از سویی وجود حفره­ در منطق‌ه­ای غباری نشان­ دهندۀ این است که یک ابرنواختر روی داده و مقداری از غبار را به فضا رانده است. گلن لانگستون، هدایتگر برنامه­ اخترشناسی در بنیاد ملی علوم در این باره گفت: «غبار نام مناسبی برای چنین چیز مهمی نیست. غبار هر دو سوی زندگی یک ستاره را نشان می­دهد؛ تولد و مرگ.»

این مناطق غبارآلود، محل فعالیت­‌های شیمیایی کیهانی هستند. این فعالیت­‌های شیمیایی مولکول­هایی نظیر گرافیت را تولید می­ کنند(مادۀ موجود در مداد). وقتی ستاره‌­های در حال مرگ منفجر می­ شوند، غباری به درون فضا پرتاب می­ کنند که می­تواند جسمی جدید ایجاد کند. در واقع، هر چیزی در جهان (ستاره­، دنباله­‌دار، سیارک­، سیاره­ و حتی انسان­) در آغاز ذره­‌ای غبار در فضا بوده است. همانطور که اخترشناس کارل سیگن گفته: «نیتروژن موجود در دی­ان­ای ما، کلسیم دندان­های­مان، آهن خون­ ما، کربن کیک­‌های ما در درون ستاره­‌های در حال فروپاشی ساخته شده است. ما از مواد ستاره­‌ای ساخته شده‌­ایم.»

اختر­شناسان می­توانند با رصد اعماق کهکشان، ستاره­‌های غبارساز را شناسایی کنند اما غبارهای دیگر ممکن است میلیاردها سال قدمت داشته و تاریخچۀ رشدکردن، کوچک­ شدن، یخ­ زدن و سوختن پیچیده‌­ای در سفرشان از میان فضا داشته باشند. فینک­بایر اضافه کرد: «بد نیست غبار را به دانه­‌های شن در ساحل تشبیه کنیم. ممکن است این شن­ها از صخره­ مرجانی در 100 متری شما یا از فاصله­‌ای بسیار دور و در طول میلیون­‌ها سال آمده باشند.»

مسیرتان را بر اساس ستاره­‌ها تعیین کنید… یا غبار

فینک­باینر به همراه گریگوری گرین و ادوارد اشلافلای، با استفاده از داده­‌های مربوط به یک میلیارد ستاره، نقشه‌­ای سه­ بعدی از غبار میان­ ستاره‌­ای قرمزشده در سه چهارم آسمان ترسیم کردند. این نقشه برای دانشمندان این امکان را فراهم می­ کند تا وجود احتمالی پدیدۀ قرمزشدگی و میزان آن در هر یک از موارد مورد مطالعه خود را تشخیص بدهند.

نحوۀ توزیع غبار ساختار کهکشان ما را نمایان کرده و می­ توان دید که بیشتر غبار در قرص تجمع یافته است. قرص همان محلی است که بازوهای کهکشان ما به آن وصل می­ شوند. همچنین می توان به کمک آن تاریخچه‌­ای از کهکشان راه ­شیری در اختیار داشت و متوجه شد که کهکشان ما برخوردهای کوچکی با دیگر کهکشان­ها داشته است. در واقع ما در آستانۀ برخورد و ادغام با آندرومدا، کهکشان همسایه­ خود هستیم. این اتفاق 4 میلیارد سال دیگر به وقوع می­ پیوندد. ما می­توانیم با مشاهدۀ ردهایی از غبار که به بیرون قرص امتداد یافته‌­اند، آسیب­‌ها و تورفتگی­‌ها را مشاهده کنیم که بر اثر گذر احتمالی دیگر کهکشان­‌ها از مجاور کهکشان ما و جذب غبار اتفاق افتاده‌­اند.

این نقشه داده­‌های پروژه­‌های پژوهش 2 میکرونی تمام آسمان (2MASS) و تلسکوپ پژوهش وسیع و سیستم واکنش سریع(Pan-STARRS 1) را مورد استفاده قرار داده است اما هنوز راه زیادی در پیش دارد. پروژۀ 2 میکرونی تمام آسمان از سال 1997 تا 2001 میلادی با استفاده از چندین تلسکوپ، آسمان را با سه طول موج مادون قرمز مختلف مورد بررسی قرار داد. پروژه­ دوم تمام آسمان را چندین بار در طول یک ماه مورد بررسی قرار می­دهد و داده‌­های بسیاری را برای ما گرد آورده است اما در مقایسه با وسعت کیهان، تنها قطره­‌ای در اقیانوس به حساب می­ آید.

دو یا سه سال دیگر، دوربین انرژی تاریک (دوربین عریض و حساسی که به تلسکوپ 4 متری ویکتور م. بلانکو متصل شده است) به فینک‌­باینر این اجازه را می­دهد تا با رصد کامل نیم­کره­ی جنوبی، نقشۀ خود را کامل کند. در دهه­ی 2020 میلادی، تلسکوپ بزرگ پروژه­ LSST (تلسکوپ عریضی با آینۀ اصلی 8.4 متری و بزرگترین دوربین دیجیتالی موجود) به میزان 10 برابر داده­‌های ستاره­‌های امروزی از ستاره‌­های مختلف برای ما داده جمع­‌آوری خواهد کرد و هر هفته دو بار این اطلاعات را به ثبت خواهد رساند.

این تلسکوپ هر شب بیش از 30 ترابایت اطلاعات جمع­‌آوری می­ کند که تاکنون بی­‌سابقه بوده است. محققان مشتاق­اند تا با چالش‌­های مختلفی که این میزان اطلاعات با خود به همراه دارد روبرو شده و امیدوارند تا معماهای بزرگ کیهانی از جمله منشا قدیمی‌­ترین غبار کیهان را حل کنند. پروژه­‌های نامبرده و چند پروژۀ دیگر به ما کمک خواهند کرد تا نقشه‌­ای با جزئیات دقیق‌تری از کیهان ترسیم کنیم.

فینک­باینر امیدوار است نقشۀ او در آینده به تلسکوپ جهانی بپیوندد. تلسکوپ جهانی یک برنامه­ رایانه‌­ای انجمن­ محور است که بهترین تصاویر از تلسکوپ­‌های زمینی و فضایی را جمع­‌آوری کرده و آنها را با راهبری سه ­بعدی ادغام می کند. فینک­باینر اضافه کرد: «می­توانم محصول نهایی را بسیار زیبا تصور کنم؛ آنقدر زیبا که هر فیلم علمی-تخیلی در هالیوود از آن برای خلق صحنه­‌های سفر در فضا استفاده کند.»

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org