بیگ بنگ: ستاره شناسان دانشگاه کالیفرنیا و رصدخانه کک در موناکی- هاوایی توانستند به صورت دقیق میزان اکسیژن موجود در کهکشانی دور دست را اندازه گیری کنند. اکسیژن، سومین عنصر شیمیایی رایج در جهان، در داخل ستارگان تشکیل می شود و پس از مرگ آنها به گاز میان ستاره ای تبدیل می شود. اندازه گیری مقدار اکسیژن کلیدی برای فهمیدن چگونگی چرخه ی ماده در داخل و خارج از کهکشان هاست.

به گزارش بیگ بنگ، آلیس شپلی، پروفسور ستاره شناسی در دانشگاه کالیفرنیا و یکی از نویسندگان این تحقیق گفت: « این دورترین کهکشانی است که تاکنون میزان اکسیژن آن اندازه گیری شده، عمر این کهکشان 12 میلیارد سال است.» او همچنین گفت: آگاهی از میزان اکسیژن در این کهکشان که COSMOS-1908 نام دارد یک پله ی مهم برای ستاره شناسان است تا درک بهتری از پراکندگی کهکشان های دور و کم نور داشته باشند در حالی که از عمر جهان فقط چند میلیارد سال می گذرد.

کهکشان COSMOS-1908 تقریبا شامل یک میلیارد ستاره است که در مقایسه، کهکشان راه شیری تقریبا 100 میلیارد ستاره دارد. علاوه بر این، COSMOS-1908 تنها شامل 20% از میزان اکسیژنی است که در خورشید یافت می شود. ریان سندرز، دانشجوی فارغ التحصیل ستاره شناسی و نویسنده ارشد این تحقیق ابراز کرد، برای مثال، ستاره شناسان به تکنیک های نادرست و غیرمستقیم برای اندازه گیری فراوانی اکسیژن در گستره ی عظیمی از کهکشان های دور اعتماد می کنند. ولی در این مورد، محققان دانشگاه کالیفرنیا بسیار دقیق اندازه گیری کرده اند.

او همچنین معتقد است کهکشان های نزدیک نورانی تر هستند و ما روش خوبی برای شناسایی اکسیژن در کهکشان های مجاور داریم. اما در کهکشان های دور و کم نور این کار مشکل تر است. کهکشان COSMOS-1908 موردی بود که سندرز توانست روش “robust” که معمولا برای کهکشان های مجاور استفاده می شد، را به کار ببرد. او معتقد است « امیدوارم که این روش موفقیت آمیز باشد.» شپلی معتقد است قبل از کشف سندرز، محققان نمی دانستند که آیا می توانند میزان اکسیژن موجود در این کهکشان های دور را اندازه گیری کنند. او همچنین ابراز کرد: « کشف سندز نشان داد که ما می توانیم میزان اکسیژن را اندازه گیری کنیم و این مشاهدات را با نمونه هایی از چگونگی تشکیل کهکشان ها و تاریخچه ی چگونگی تشکیل ستارگان مقایسه کنیم.»

محققان وسیله ای بسیار پیشرفته به نام طیف سنج چند شئی برای شناسایی مادون قرمز(MOSFIRE) را بر روی تلسکوپ کک نصب کردند. لن مک لین، پروفسور فیزیک و ستاره شناس دانشگاه کالیفرنیا که یکی از سرپرستان پروژه MOSFIRE هست، معتقد است این وسیله پنج تنی برای مطالعه بر روی کهکشان های بسیار دور و کم نور طراحی شده است. میزان اکسیژن موجود در کهکشان اصولا با سه فاکتور تعیین می شود: چه میزان اکسیژن از ستارگان بزرگی است که در انفجارهای ابرنواختری شدید از بین می روند _ یک پدیده رایج در ابتدای جهان، زمانی که میزان تولد ستارگان بیشتر از امروزه بوده؛ چقدر از این اکسیژن به وسیله “بادهای شدید” از کهکشان خارج شده اند، زیرا این بادها اکسیژن و دیگر گازهای میان ستاره ای را با سرعت صدها هزار مایل در ساعت به خارج از کهکشان می رانند؛ و اولین گازهایی که از فضای میان کهکشانی وارد کهکشان شده اند، چقدر بوده اند که مقدار کمی اکسیژن را دارا بودند.

شپلی گفت:« اگر ما بتوانیم میزان اکسیژن موجود در کهکشان را اندازه گیری کنیم، می توانیم روند تشکیل کهکشان ها را درک کنیم.» او با همراهی سندرز به مطالعه چگونگی تشکیل کهکشان ها و تغییرات آنها، چرا کهکشان ها ساختارهای متفاوتی دارند و چگونه کهکشان ها مواد را در محیط های بین کهکشانی جا به جا می کنند، علاقه مند هستند. شپلی انتظار دارد که اندازه گیری میزان اکسیژن، پرده از نحوه ی عملکرد بادهای شدید در چگونگی تشکیل کهکشان ها بردارد. او در این باره بیان کرد: « اندازه گیری میزان اکسیژن کهکشان ها در طول سال ها در کیهان یکی از روش های موثر برای درک روند گسترش کهکشان هاست، و همچنین نشان می دهند چگونه گاز به محیط میان کهکشانی رانده شده است»

رصدخانه کک در پروژه MOSFIRE فوتون های مرئی را از هدفی که میلیاردها سال نوری دورتر قرار داشت، جمع آوری کردند که طول موج بلندی دارند که به آن “انتقال به سرخ” می گویند و به دلیل انبساط عالم در محدوده مادون قرمز قرار دارد. (به دلیل انبساط عالم همه ستارگان به رنگ قرمز دیده می شوند چون در حال دور شدن از ما هستند). به دلیل سرعت محدود نور، با ابزار MOSFIRE توانست چشم اندازی از این کهکشان ها که میلیاردها سال پیش وجود داشتند، به ما بدهد همان زمانی که نور سفر خود را در کهکشان آغاز کرد.

برای توصیف محتویات شیمیایی کهکشان COSMOS-1908، سندرز طول موج خاصی را در طیف MOSFIRE این کهکشان که ممکن بود حاوی اکسیژن باشد مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. شپلی ابراز کرد:« این ابزاری شگفت انگیز است، که باعث شد اندازه گیری ریان ممکن شود.» داده های کهکشان COSMO-1908 بعنوان بخشی از بررسی پروژه تحول بزرگ MOSFIRE یا MOSDEF جمع آوری شد و پروژه بزرگ رصدخانه کک توسط محققان “شپلی” و “سندرز” با همکاری ستاره شناسان دانشگاه دانشگاه کالیفرنیا برکلی و دانشگاه ریورساید هدایت شد. جزئیات بیشتر این پژوهش در Astrohysical Journal letters منتشر شده است.

ترجمه: یگانه نصراله زاده/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: astronomynow.com