در یک دستاورد علمی خیره‌کننده که افق‌های جدیدی را در کیهان‌شناسی می‌گشاید، تیمی از دانشمندان برجسته دانشگاه کمبریج موفق به رمزگشایی از اطلاعات حیاتی مربوط به نخستین ستاره‌های کیهان شده‌اند. این کشف با تحلیل دقیق یک سیگنال رادیویی ۲۱ سانتی‌متری حاصل شده که بیش از ۱۳ میلیارد سال سفر کرده و اکنون به زمین رسیده است. یافته‌های جدید، نه تنها درخشندگی و جرم این ستاره‌های باستانی را آشکار می‌کند، بلکه دیدگاه بی‌سابقه‌ای نسبت به چگونگی مرگ آن‌ها ارائه می‌دهد و کلیدی برای فهم "طلوع کیهانی" و گذر کیهان از تاریکی به نور محسوب می‌شود.
این کشف نه تنها دریچه‌ای تازه به روی کیهان‌شناسان می‌گشاید، بلکه به سوالات بنیادی زیر پاسخ می‌دهد:
تعیین دقیق جرم و درخشندگی اولین ستاره‌های کیهان.
درک بهتر از نحوه مرگ و تکامل این ستاره‌ها.
رمزگشایی از مراحل اولیه طلوع کیهانی و عصر یونیزاسیون دوباره.
سیگنال رادیویی ۱۳ میلیارد ساله: پنجره‌ای به اولین ستاره‌های کیهان
سیگنال رادیویی ۲۱ سانتی‌متری، نوری باستانی است که توسط ابرهای عظیم هیدروژن خنثی، تنها چند صد میلیون سال پس از مهبانگ ساطع شده است. این سیگنال، که از تغییر حالت اسپینی اتم‌های خنثی هیدروژن ساطع می‌شود، یک نشانگر حیاتی برای مطالعه دوره‌های اولیه کیهان است؛ زمانی که کیهان هنوز جوان بود و نخستین ساختارهای کیهانی در حال شکل‌گیری بودند. این دوره که با "طلوع کیهانی" و "عصر یونیزاسیون دوباره" شناخته می‌شود، زمانی است که کیهان از تاریکی مطلق به نخستین جرقههای نور گذر کرد.
تاکنون، رصد مستقیم این ستاره‌های بسیار دور و کم‌نور، حتی با قدرتمندترین تلسکوپ‌های فضایی نظیر جیمز وب نیز ممکن نبوده است. این مسئله، اهمیت تحلیل سیگنال‌های رادیویی باستانی را دوچندان می‌کند، زیرا آن‌ها تنها راه باقیمانده برای دستیابی به اطلاعات مستقیم از این دوران هستند. سیگنال ۲۱ سانتی‌متری، حاوی ردپایی از تابش فرابنفش اولین ستاره‌ها و اشعه ایکس ناشی از بقایایشان (مانند سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی) است که در طول ۱۳.۸ میلیارد سال سفر کیهانی خود، تغییر شکل داده است.
رمزگشایی از ماهیت نخستین ستاره‌ها با مدلی بی‌سابقه
تیم تحقیقاتی به سرپرستی پروفسور آناستازیا فیالکوف از مؤسسه اخترشناسی دانشگاه کمبریج، با رویکردی نوین، موفق به ساخت یک مدل جامع و یکپارچه شده‌اند. این مدل، وابستگی سیگنال ۲۱ سانتی‌متری را به جرم ستاره‌های نسل سوم (Population III) با دقتی بی‌سابقه پیش‌بینی می‌کند. ستاره‌های نسل سوم، اولین نسل از ستاره‌هایی بودند که تنها از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده بودند و هیچ عنصر سنگین‌تری در آن‌ها وجود نداشت.
نکته قابل توجه در این پژوهش، لحاظ کردن تأثیر کامل سامانه‌های دوتایی اشعه ایکس است که پس از مرگ این ستاره‌ها، به شکل سیاهچاله‌ها یا ستاره‌های نوترونی پدید می‌آیند. پیش از این، بسیاری از مدل‌ها تنها تابش فرابنفش این ستاره‌ها را در نظر می‌گرفتند، اما تیم کمبریج برای اولین بار تأثیر کامل این سامانه‌ها را نیز به محاسبات خود افزود. نتایج نشان داد که سیگنال ۲۱ سانتی‌متری به جرم این ستاره‌ها فوق‌العاده حساس است و این پیش‌بینی‌های قبلی که تأثیر سامانه‌های دوتایی اشعه ایکس را دست‌کم گرفته بودند، را به کلی دگرگون می‌کند. این مدل به وضوح نشان می‌دهد که ستاره‌های نسل سوم احتمالاً چندین برابر پرجرم‌تر از ستاره‌های امروزی بوده‌اند.
طلوع کیهانی و عصر یونیزاسیون دوباره: گذر از تاریکی به نور
"طلوع کیهانی" دورانی حیاتی در تاریخ کیهان است که پس از تقریباً ۴۰۰ میلیون سال تاریکی مطلق پدیدار شد؛ زمانی که اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها شروع به درخشش کردند و نور را به کیهان آوردند. به دنبال آن، "عصر یونیزاسیون دوباره" فرا رسید. در این دوره، پرتوهای فرابنفش ساطع‌شده از اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها، اتم‌های هیدروژن خنثی را یونیزه کرده و کیهان را شفاف ساختند و به نور اجازه دادند تا در سراسر فضا حرکت کند. این فرآیند، نقش مهمی در شکل‌گیری ساختارهای کیهانی که امروز می‌شناسیم، ایفا کرده است. درک دقیق این دو دوره برای شناخت تکامل کیهان از حالت اولیه خود به وضعیت کنونی، بسیار حیاتی است.
آینده رصد اولین ستاره‌های کیهان: از REACH تا SKA
این پیشرفت علمی، نه تنها راه را برای تفسیر داده‌های آتی هموار می‌کند، بلکه مستقیماً به پروژه‌های رصدی عظیم کنونی و آینده مرتبط است. پروژه REACH (آزمایش رادیویی تحلیل هیدروژن کیهانی) در حال حاضر در حال کالیبراسیون در منطقه خشک و کم‌تداخل کارو در آفریقای جنوبی است و به زودی داده‌های اولیه را جمع‌آوری خواهد کرد.
در آینده‌ای نزدیک، آرایه کیلومتر مربعی (SKA)، که قرار است به بزرگ‌ترین تلسکوپ رادیویی جهان با هزاران آنتن تبدیل شود، قادر خواهد بود نوسانات این سیگنال را در مقیاس‌های بسیار بزرگ آسمان نقشه‌برداری کند. این پروژه‌ها، به جای تصویربرداری از تک‌تک ستاره‌ها، اطلاعات آماری ارزشمندی درباره جمعیت کلی اولین ستاره‌های کیهان، سامانه‌های دوتایی اشعه ایکس و کهکشان‌های اولیه ارائه خواهند داد. الوی د لرا آسدو، سرپرست اصلی تلسکوپ REACH، تأکید می‌کند که این پیش‌بینی‌ها برای هدایت مشاهدات رادیویی فعلی و آتی ضروری هستند و به ما کمک می‌کنند تا ماهیت نخستین ستاره‌های کیهان و تفاوت‌هایشان با ستاره‌های امروزی را درک کنیم. این پژوهش نوید می‌دهد که یکی از بزرگ‌ترین رازهای کیهان‌شناسی، یعنی لحظه دقیق روشن شدن اولین چراغ‌های کیهان، به زودی حل شود.
مطالب مرتبط
- هشدار ایمنی علیه Figure AI: افشای قدرت بالقوه مرگبار ربات‌های انسان‌نما صنعت را به چالش کشید
- یوتیوب با معرفی چت‌بات هوش مصنوعی، شخصی‌سازی صفحه اصلی را برای کاربران متحول می‌سازد
- دانشمندان فشرده‌سازی بی‌سابقه پلاسماسفر زمین را در پی طوفان فضایی مهیب ۲۰۲۴ ثبت کردند
- دانشمندان فشرده‌سازی بی‌سابقه پلاسماسفر زمین را در پی طوفان فضایی مهیب ۲۰۲۴ ثبت کردند
سینا علیپور
او دانشجوی رشته مهندسی کامپیوتر در مقطع کارشناسی است و فعالیت حرفه‌ای خود را در عرصه رسانه از سال ۱۳۹۸ با یک بلاگ شخصی در حوزه فناوری آغاز کرده است. وی پس از مدتی به عنوان نویسنده آزاد در مجله‌های آنلاین تکنولوژی فعالیت کرد و در حال حاضر، دبیر سرویس نقد و بررسی گجت‌های هوشمند در یک مجله معتبر تکنولوژی است.
