حل معمای یک حباب کیهانی

 

گروهی از ستاره‌شناسان، با کمک تأسیسات تلسکوپی VLT بر فراز کوه پارانال شیلی، دست به بررسی جرم کیهانی نامتعارفی موسوم به «حباب لیمان آلفا» زدند. این نام اشاره به خط طیفی ویژه‌ای موسوم به «لیمان-آلفا» دارد که در جریان برانگیختگی الکترون‌های اتم هیدروژن ایجاد می‌شود و در طیف این اجرام به چشم می‌خورد. این ساختارهای عظیم‌الجثه و فوق درخشان کیهانی که بسیار هم نادر هستند را غالباً در مناطقی از جهان نخستین می‌توان مشاهده کرد که تجمع بارز ماده در آن‌ها به چشم می‌خورد (یادتان باشد که هرچه فواصل دورتری از جهان هستی را کاوش کنیم، به پیشینه بیشتری از تاریخ جهان نفوذ کرده‌ایم). این تیم متوجه شد که نور یکی از این اجرام، قطبیده است. نور قطبیده را مثلاً در زندگی روزمره برای تولید افکت‌های سه‌بعدی سینمایی به کار می‌بندند. این پدیده به واسطه جهت‌گیری خاص مؤلفه‌های مغناطیسی یا الکتریکی سازنده نور رخ می‌دهد. حال‌آن‌که در نور غیر قطبیده، این مؤلفه‌ها به‌شکل تصادفی آرایش یافته‌اند. به‌هر ترتیب این نخستین باری بود که نور قطبیده در یک حباب لیمان آلفا تشخیص داده می‌شد و این مشاهدات، به پرده‌برداری از راز نحوه درخشش این حباب‌ها، کمک شایان توجهی خواهد کرد.

 

«متیو هایس» (Mathew Hayes) از دانشگاه تولوس فرانسه و سرپرست نویسندگان مقاله مزبور می‌گوید: «ما برای اولین دفعه نشان داده‌ایم که درخشش این جسم اسرارآمیز، به‌جای این‌که از گاز پراکنده در سرتاسر حباب تأمین شود، ناشی از نور پخشیده کهکشان‌های درخشانی‌ست که در آن پنهان شده‌اند.»

 

حباب‌های لیمان آلفا در ردیف بزرگ‌ترین ساختارهای منفرد جهان هستی قرار می‌گیرند: ابرهای عظیمی از گاز هیدروژن که شعاع‌شان به چند ده‌هزار سال نوری می‌رسد (یعنی کمی بیشتر از ابعاد کهکشان راه شیری ما) و انرژی‌شان معادل درخشنده‌ترین کهکشان‌های کیهان است. به‌همین واسطه، نقش حایز اهمیتی را در درک نحوه تشکیل و تحول کهکشان‌ها در سنوات نخستین عمر هستی بازی می‌کنند، اما منبع این درخشندگی چشمگیرشان تاکنون در هاله‌ای از ابهام مانده بود.

 

این گروه از ستاره‌شناسان، تصمیم به بررسی یکی از اولین و درخشنده‌ترین حباب‌های پیداشده تا به امروز گرفتند. این حباب، با نام علمی LAB-1 در سال 2000 میلادی کشف شده بود و چنان از ما دور است که 11.5 میلیارد سال به درازا می‌کشد تا نور آن به زمین برسد. این حباب با شعاع تقریبی 300 هزار سال نوری، همچنین یکی از گسترده‌ترین‌ها در نوع خود است و چندین پیش‌کهکشان، شامل یک کهکشان فعال را هم درون خود جا داده است. کهکشان‌های فعال، آن دسته از کهکشان‌هایی هستند که هسته‌شان فوق‌العاده درخشان‌اند و گویا سیاهچاله‌ پرجرمی را درون خود جا داده‌اند که این درخشندگی محصول افزایش دمای موادی‌ست که به درون این سیاهچاله سرازیر می‌شود.

 

فرضیه‌های متفاوتی تاکنون در تلاش برای توصیف ماهیت حباب‌های لیمان آلفا ارائه شده است. یکی‌شان می‌گوید که این اجرام، در جریان حرکت سریع گاز، به‌سمت مرکز ثقل حباب از بابت نیروی جاذبه بالایش، برانگیخته می‌شوند و شروع به درخشش می‌کنند. براساس فرضیه‌ای دیگر اما نور شدید این اجرام، از ساختارهای درونی‌شان نشئت می‌گیرد: یعنی کهکشان‌هایی که میزبان چندین فاز فعال ستاره‌سازی هستند و یا از سیاهچاله‌های غول‌آسایی که انبوهی از ماده در گرداگرشان حلقه بسته میزبانی می‌کنند. رصدهای جدید، از فرضیه دوم پشتیبانی می‌کند.

 

این گروه، با محاسبه قطبیدگی نور دریافتی از LAB-1 اقدام به تعیین سازوکار درخشش این جرم کرد. ستاره‌شناسان از طریق بررسی نحوه فطبیدگی نور، قادر به کسب اطلاعات مهمی از فرآیندهای فیزیکی زاینده آن هستند و همچنین می‌توانند هر اتفاقی که برای این نور، در مسیر عبورش از مبدآ آن تا زمین رخ داده را ردیابی کنند. اگر از جایی بازتاب یافته باشد، قطبیده می‌شود و این خصوصیت ظریف نور را هم با حس‌گرهای دقیق زمینی می‌توان مشخص ساخت. با این ‌وجود تعیین قطبیدگی نور یک حباب لیمان آلفا، کار سختی خواهد بود چراکه فاصله‌اش تا ما فوق‌العاده زیاد است.

 

«کلادیا اسکارلاتا» (Claudia Scarlata) از دانشگاه مینه‌سوتای ایالات متحده و کمک‌نویسنده این پژوهش، می‌افزاید: «این رصدها را فقط از طریق تلسکوپ‌های VLT و ابزار FORS که بر آن مستقر شده است می‌توان به ثمر رساند. ما مشخصاً به دو چیز نیاز داشتیم: تلسکوپی با آینه‌ای به قطر دست‌کم هشت متر تا نور کافی را جمع آورد و دوربینی که توانایی تعیین قطبیدگی نور را داشته باشد. رصدخانه‌های زیادی را با حضور توأمان این دو ویژگی نمی‌توان در جهان پیدا کرد.»

 

این گروه، با رصد 15ساعته جرم هدف‌شان از دریچه تلسکوپ VLT متوجه شد که نور دریافتی از LAB-1 در راستای حلقه‌ای به گرد ناحیه مرکزی حباب، قطبیده شده است و در مرکز آن هیچ نشانی از قطبیدگی دیده نمی‌شد. اگر نور صرفاً از برانگیختگی گاز موجود در حباب، حین واکنش به گرانش بالای آن ایجاد شده باشد، هرگز این خصیصه را از خود بروز نمی‌دهد، اما آنچه دیده شد، درست همان وضعیتی بود که در صورت نشر نور حباب از جانب کهکشان‌های محصور در نواحی مرکزی آن انتظار مشاهده‌اش می‌رفت.

این ستاره‌شناسان هم‌اکنون درصدد انجام رصدهای بیشتری از این اجرام دوردست کیهانی هستند تا ببینند آیا نتایج بررسی‌شان بر LAB-1، برای سایر حباب‌ها هم صدق می‌کند یا نه.

 

تصویر نور مرئی تلسکوپ VLT از حباب LAB-1، که یکی از بزرگ‌ترین اجرام منفرد جهان هستی‌ست. نور گسیلی از این جرم دوردست، در اصل از قسمت فرابنفش طیف نشأت گرفته، اما انرژی آن به‌واسطه انبساط جهان چنان کاهش یافته که ما آن را به رنگ سبز و در بخش مرئی طیف می‌بینیم / منبع: ESO/M. Hayes