رصد ستاره صبحِ کیهانی توسط تلسکوپ فضایی هابل، خبر رسمی سی‌ام مارچ ۲۰۲۰  از طریق ناسا (سازمان فضایی امریکا) بود. ستاره‌ای که بر اساس خبر درج شده در Los Angeles Times حدود یک میلیارد(بیلیون) سال یعنی تنها ۹۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ یا همان Big Bang را برای ما به نمایش می‌گذارد و طبق خبررسانی ناسا، این رویداد بی‌ارتباط با پژوهش‌ها و ماموریت جیمز وب نیست. در این مقاله کوتاه به بررسی ابعاد کشف جدید هابل و تاثیر احتمالی که می‌تواند بر نتایج حاصل از ماموریت جیمز وب داشته باشد، خواهیم پرداخت؛ پس تا پایان با ما همراه باشید.

در حالی که همه دنبال‌کنندگان اخبار نجوم و کیهان‌شناسی می‌دانند که تلسکوپ فضایی هابل در طیفی متفاوت از جیمز وب -یعنی در نور مرئي فعالیت می‌کند و به صحنه آمدن تلسکوپی به جذابیت جیمز وب هیچ‌گاه، هابل را بازنشسته نخواهد کرد؛ اما بهرحال این تلسکوپ فضایی در آخرین سال‌های عمر خود قرار دارد و به زودی باید با هابلی که زیباترین تصویرها را از رصد آسمان شب برایمان فراهم کرد، وداع تلخی داشته باشیم. هرچند شیرینی به تصویر کشیدن نظریه‌های کیهان‌شناسی از سی و اندی سال پیش تاکنون که شامل: تخمین دقیق عمر کیهان، نرخ انبساط عالم و از همه هیجان‌انگیزتر تصویربرداری از سیاه‌چاله‌ای با جرمی معادل چندمیلیارد برابر جرم خورشید را از خاطرمان نخواهد برد.

پبشنهاد می‌کنم برای لذت بردن از تصاویر زیبای آسمان شب که در شرایط عادی و از روی زمین قادر به دیدن آن‌ها نیستیم، به قسمت تصاویر سایت رسمی ناسا با عنوان سی‌امین سال تولد تلسکوپ فضایی هابل، عنوان گرفته است، سری بزنید. هم‌چنین اطلاعات بیشتر در خصوص تلسکوپ هابل را نیز می‌توانید در پنجره دیگری که به همین نام یعنی Hubble space telescope نام گرفته است، پی‌گیری کنید.

ناسا در اعلان خبری پیش از ۳۰ مارس به یک رکوردشکنی در اخبار و داده‌های کیهانی اشاره کرده بود و با بیان ارتباط این کشف هابل با ماموریت جیمزوب همه علاقه‌مندان به نظریه‌های کیهانی را به خصوص به دو موضوع جنجال‌برانگیزِ: بیگ‌بنگ یا آغاز کیهان و شواهدی مبتنی بر وجود حیات در سیاره‌های فراخورشیدی رهنمون کرد. هرچند کشف و تصویربرداری هابل از ستاره صبح بی‌ارتباط به بیگ‌بنگ نیست، اما از نقطه نظر فعالیت‌های خود هابل، یک اتفاق زیبا بود و به نوعی پیغامی تلگرامی به دوست جدید خود جیمز وب را نیز به همراه داشت: «من هنوز هستم و می‌توانم!». در بخش بعد به خوش‌شانسی هابل در بدست آوردن این دستاورد، خواهیم پرداخت.

بیشتر بخوانید: مسافران ماموریت خصوصی اکسیوم Ax-1 وارد ایستگاه فضایی بین‌المللی شدند

مشاهده ستاره صبح کیهانی توسط هابل

حتما در مورد لنز(عدسی) گرانشی مطالبی را شنیده‌اید. این اثر که نتیجه انحناء فضازمان یا همان فبریک فضازمان است به علت قرار گرفتن در کنار(در امتداد) یک جرم بسیار عظیم اتفاق می‌افتد. بله دقیقا اگر خیلی خوش‌شانس باشیم و موقعیت مورد مشاهده ما در کنار یک جرم بسیار بزرگ و عظیم باشد، می‌توانیم از آن به عنوان یک ابزار بزرگ‌کننده و یا به بیان معمولی هم‌چون یک ذره‌بین استفاده کنیم. این یک خوش‌شانسی است که یک بار دیگر نیز در هنگام رصد ستاره‌ای در سال ۲۰۱۸ که بعدها آن را Icarus نامیدند، نیز نصیب هابل شده است. ستاره‌ای که با عمری به میزان ۹.۴ بیلیون سال و تنها با فاصله ۴ بیلیون سال پس از بیگ‌بنگ، پیش از Earendel، رکورد ابتدایی‌ترین جرم کیهانی رصد شده توسط هابل را از آن خود کرده بود.

به طور طبیعی در چنین فاصله‌هایی در موقعیت و ابزار تلسکوپ هابل قادر به تفکیک اجزاء منفرد نیستیم. به واقع هابل تاکنون توانسته بود ما را از سیصد میلیون سال پس از بیگ‌بنگ نیز آگاه کند، اما نه به طور تفکیکی بلکه به صورت کلی و همراه با نور میلیون‌ها ستاره؛ اما این‌بار به کمک خوشه کهکشانی عظیم WHL0137-08 و پدیده عدسی گرانشی حاصل از آن توانسته‌ایم با بزرگنمایی هزاران برابر و تقویت نور، ستاره‌ای آبی با ابعاد تنها ۵۰ برابر خورشید خودمان و البته یک میلیون برابر ستاره ایکاروس دست یابیم.

برای شبیه‌سازی بهتر این بزرگ‌نمایی بگذارید مثالی ملموس بزنم. یک استخر را تصور کنید. سطح استخر پر از آب کمی موج‌دار به نظر می‌رسد. در یک روز آفتابی، می‌توان طرح‌هایی از نور آفتاب در کف استخر مشاهده کرد. علت این امر این است که قطرات آب موج روی سطح استخر هم‌چون عدسی عمل کرده و نور خورشید را بزرگنمایی می‌کنند یعنی به حداکثر روشنایی و درخشندگی رسانده و بر روی کف استخر متمرکز می‌کنند.

در مورد ستاره صبح یا Earendel نیز همین اتفاق افتاده خوشه کهکشانی WHL با جرم عظیم خود باعث انحنای قوسی شدیدی در فضازمان شده و هم‌چون یک عدسی نور اجسام پشت سر خود را منحرف تقویت و بزرگ می‌کند که باعث می‌شود نور ستاره آبی ما به حداکثر بزرگنمایی خود رسیده و با انتقال به سرخ گرانشی معادل ۶.۲ برای هابل قابل رویت شود. انتقال به سرخی که از موقعیت زمانی ۷ درصد اولیه عالم یعنی تنها ۹۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ، حکایت می‌کند.

در حقیقت عدسی گرانشی و یا همگرایی گرانشی، پیش‌بینی نسبیت عام است. همان چیزی که به بیانی ساده‌تر اثر متقابل جرم و فضا می‌تواند قلمداد شود. به لحاظ رصدی اگر یک جسم پرنور مثلا یک اختروش یا ستاره دوتایی در مسیر رسیدن به ما یعنی ناظر و یا در این‌جا تلسکوپ هابل، به یک جسم بسیار عظیم مثل یک خوشه کهکشانی برخورد کند، جسم دوم می‌تواند هم‌چون یک ذره‌بین نور آن اختروش را منحرف کرده و از او ردی هم‌چون یک کمان برجای بگذارد. دقت کنید که این سه باید در یک خط باشند. در مورد ستاره صبح هم خوشه کهکشانی سر راه او تا تلسکوپ هابل، هلالی که رصدگران آن را کمان خورشیدی نامیدند، شکل گرفت و همان‌طور که می‌بینید توسط هابل شکار شده است.

۱ میلیارد سال پیش در یکی از روزهای ابتدایی طبیعت...

ستاره صبح پنجره‌ای است به جهانی که تاکنون برای ما ناشناخته بود. Welch سرتیم نتایج منتشر شده این رویداد در نشریه نیچر، با گفتن این جمله افزود: ما تاکنون مشغول خواندن فصل دوم کتاب گیتی بودیم اما اکنون فرصتی برای مطالعه آغاز آن برایمان فراهم شده است. فرصتی که می‌تواند هابل و جیمز وب را در نقطه بیگ‌بنگ به هم پیوند دهد. این دقیقا چیزی بود که منتظرش بودیم و قرار است این رکورد در عکس‌برداری از فضا، آغازی برای ثبت رکوردهای بیشتر از سال‌های آغازین کیهان یا حتی نزدیک به بیگ‌بنگ باشد.

ستاره صبح کیهانی اگر هنوز زنده باشد در ۱۲.۹ بیلیون سال پیش یا همان ۷ درصد ابتدایی عمر کیهان شکل گرفته است. آن‌چه کشف هابل را مهم‌تر و البته جذاب‌تر می‌کند، اطلاعاتی است که می‌توان از ترکیب مواد به کار رفته در این جرم فضایی بدست آورد. داده‌هایی که بی‌شک می‌تواند زمان دقیق‌تری از شکل‌گیری نخستین ستاره‌ها در روزهای آغازین طبیعت نصیب‌مان کند. کسی چه می‌داند شاید ارندل یکی از نخستی‌ها پس از بیگ‌بنگ باشد.

ماموریت جیمزوب در این همراهی بدست آوردن اجرام فضایی بیشتری در بازه زمانی نزدیک به ستاره صبح یا ارندل است تا بتواند طیف وسیع‌تری از نوع و میزان ترکیبات این اجرام را نصیب ستاره‌شناسان نماید. برای مثال اگر بتوانیم با توجه به طیف‌نگاری تشخیص دهیم که ستاره صبح از هیدروژن و هلیوم-به تنهایی تشکیل شده باشد- که البته قدری بعید است- می‌توانیم حدس بزنیم که این کشف هابل ما را به نخستین روزهای طبیعت برده است؛ جایی که هنوز مواد آلی شکل نگرفتند و کیهان در دوران کودکی پس از بیگ‌بنگ خود به سر می‌برد. هم‌چنین داشتن شواهد رصدی از نخستی‌های اولیه کیهانی که پس از آرام و سرد شدن توده اولیه، شکل گرفته‌اند می‌تواند یافته‌های نظری ما را تایید و یا بهبود بخشد.

نکته مهم‌تری که در خصوص ستاره صبح باید یادآور شویم این است که طبق گفته تیم رصدی و مسئول داده‌پردازی این کشف هابل، آقای ولش، ما هنوز نمی‌دانیم که با یک ستاره دوتایی یا چهارتایی یا یک منظومه مواجه هستیم یا به راحتی با یک تک ستاره. اما این را می‌دانیم که حداقل با یک سیاه‌چاله مواجه نیستیم. به طور تقریبا یقینی نور آبی ستاره صبح می‌تواند خبر از یک ستاره دوتایی با ابعاد یاد شده یعنی جرمی ۵۰ برابر خورشید داشته باشد. این جزئیات می‌تواند بعدها و با کمک عکس‌برداری‌های دقیق‌تر تکمیل شود.

با توجه به این دو نکته ذکر شده مسئولیت جیمز وب در این خصوص با توجه به تجهیزات رصدی خاص خود و موقعیت مکانی ممتازتر او نسبت به هابل، می‌تواند تکمیل طیف‌نگاری ستاره و در کل رصد دقیق‌تر برای دست‌یابی به رکورد عمیق‌تری از فضا و نزدیک به بیگ‌بنگ باشد. اما چگونه با ثبت یک عکس رادیویی در طیف غیرمرئی امواج الکترومغناطیسی می‌توانیم به ترکیبات یک جرم فضایی آن هم به چنین فاصله‌ای دست یابیم؟ و از همه مهم‌تر اینکه آیا می‌توانیم به پیش‌بینی امکان یافتن حیاتی از نوع مواد آلی در فضای فراخورشیدی خوش‌بین باشیم؟ پاسخ به این پرسش‌ها به صورت واقعی و به دور از نظریه‌پردازی‌های صرف فیزیکی با ارسال عکس‌های بیشتر از جیمزوب در ۳ ماه آینده قدری برایمان روشن‌تر خواهند شد.

یک تذکر طبیعی

ما در حال نزدیکی به یکی از روزهای نخستین طبیعت در این کیهان بیکران و بی‌زمان هستیم. طبیعتی که پس از گذر یک مهبانگ و تلاطم بسیار، تحت عنوان چیزی به نام سوپ داغ کیهانی با فرازو نشیب بسیار توانسته از گرمای اولیه خود بکاهد و مواد سنگین‌تری را برای شکل‌گیری حیات در کیهان یعنی کربن، آهن و.. آماده کند. ما از چگونگی برهم‌کنش یون‌های آزاد اولیه و انرژی حاصل از افت و خیز آن‌ها اطلاعات رصدی دقیقی در دست نداریم، و هم‌چنین از نخستین ستارگان و کهکشان‌های اولیه اطلاعات رصدی منفرد و دقیقی نداریم؛ اما چیزهایی هم هستند که از آن‌ها باخبریم و نیازی به صرف هزینه‌های هنگفت هم‌چون ساخت تلسکوپ‌هایی هم‌چون هابل و یا جیمزوب در ابعاد خیره‌کننده و مهندسی مشکل آن نداریم، و آن پاسداشت این طبیعت به ارث رسیده است؛ آیا در روز طبیعت به چنین میراث پربهایی احترام گذاشته و با او یعنی طبیعت، طبیعی رفتار کردیم؟...

منابع:

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04449-y

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2022/record-broken-hubble-spots-farthest-star-ever-seen

https://www.latimes.com/science/story/2022-03-30/earendel-most-distant-star-seen-by-humans