آغاز تحول در کیهان‌شناسی

ماموریت جدید و مهم آژانس فضایی اروپا برای بررسی ماده تاریک و انرژی تاریک

تلسکوپ فضایی اقلیدس با بهره‌گیری از میدان دید فوق‌العاده وسیع خود، به کاوش دو معمای بنیادین کیهان – ماده تاریک و انرژی تاریک – می‌پردازد. این مأموریت شش ساله می‌تواند زمینه‌ی کیهان‌شناسی را برای همیشه متحول سازد. به گزارش سرویس اخبار علمی آژانس خبری تکنا، تلسکوپ فضایی اقلیدس متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) با […]

تلسکوپ فضایی اقلیدس با بهره‌گیری از میدان دید فوق‌العاده وسیع خود، به کاوش دو معمای بنیادین کیهان – ماده تاریک و انرژی تاریک – می‌پردازد. این مأموریت شش ساله می‌تواند زمینه‌ی کیهان‌شناسی را برای همیشه متحول سازد.

به گزارش سرویس اخبار علمی آژانس خبری تکنا، تلسکوپ فضایی اقلیدس متعلق به آژانس فضایی اروپا (ESA) با پرتاب موفقیت‌آمیز در تاریخ ۱ ژوئیه ۲۰۲۳ از کیپ کاناورال، فلوریدا، اولین یافته‌های علمی خود را در تاریخ ۲۳ می ۲۰۲۴ به اشتراک گذاشت. این تلسکوپ فضایی پیشگامانه به دنبال یافتن سرنخ‌هایی درباره‌ی دو راز بزرگ جهان – ماده تاریک و انرژی تاریک – خواهد بود.

علی‌رغم اینکه برآورد می‌شود ماده تاریک و انرژی تاریک حدود ۹۵ درصد از جهان را تشکیل می‌دهند، امکان شناسایی مستقیم آن‌ها وجود ندارد. در عوض، دانشمندان این پدیده‌ها را از طریق اثرات پیچش گرانشی که در بسیاری از کهکشان‌های سراسر جهان مشاهده می‌شود، مورد مطالعه قرار می‌دهند. میدان دید عظیم اقلیدس امکان گسترش قابل توجه این جستجو برای انحنای فضا-زمان را فراهم خواهد آورد.

در این بخش، به معرفی اقلیدس و کاوش آن برای رازگشایی از مرموزترین اجزای جهان می‌پردازیم.

معرفی اقلیدس

تلسکوپ فضایی اقلیدس که به افتخار اقلیدس، ریاضیدان برجسته‌ی یونان باستان و پدر علم هندسه، نامگذاری شده است، ۴.۵ متر ارتفاع و ۳.۱ متر قطر دارد. این تلسکوپ تنها به دو ابزار مجهز شده است: یک دوربین مادون قرمز نزدیک که فاصله و درخشندگی کهکشان‌ها را اندازه‌گیری می‌کند و یک دوربین نور مرئی که به مطالعه‌ی شکل آن‌ها می‌پردازد.

دوربین‌های اقلیدس به خودی خود در میان تلسکوپ‌های فضایی رایج هستند. وجه تمایز و نوآوری اقلیدس، میدان دید بی‌نظیر این ابزارهاست که شامل یک‌سوم کل آسمان شب می‌شود. انتظار می‌رود تا پایان مأموریت شش‌ساله‌ی برنامه‌ریزی‌شده‌ی تلسکوپ، بیش از یک میلیارد کهکشان فهرست‌بندی شود. توان تفکیک زمانی اقلیدس امکان نگاهی به گذشته تا ۱۰ میلیارد سال را فراهم می‌کند؛ اندکی کمتر از تلسکوپ فضایی جیمز وب که تاکنون به ورای ۱۳ میلیارد سال گذشته نگریسته است.

در تاریخ ۲۳ می ۲۰۲۴، آژانس فضایی اروپا (ESA) پنج تصویر را که در طول ۲۴ ساعت اول عملیات علمی اقلیدس ثبت شده بود، به اشتراک گذاشت.

تصاویر خیره‌کننده‌ی فوق شامل جزئی‌ترین نگاه تا به امروز به ناحیه‌ی ستاره‌ساز مسیه ۷۸ (در بالا) است که در فاصله‌ی ۱۳۰۰ سال نوری از صورت فلکی شکارچی قرار دارد. این تصویر تماشایی، بیش از ۳۰۰,۰۰۰ جرم پیش‌تر ناشناخته را در این ناحیه آشکار می‌کند که شامل ستارگان نوظهور و سیارات سرکش مرموزی می‌شود که از منظومه‌های ستاره‌ای خود رانده شده‌اند.

مجموعه‌ی اولیه‌ی مشاهدات علمی همچنین شامل نماهای دقیقی از کهکشان مارپیچی عظیم NGC 6744، گروه آشفته‌ی کهکشان‌های برخوردی Dorado و خوشه‌های کهکشانی عظیم Abell 2390 و Abell 2764 می‌شود. نقشه‌ای از ۱۰ هدف اولیه‌ی اقلیدس، شامل تصاویر علمی اولیه و پنج تصویر آزمایشی، در زیر قابل مشاهده است.

تصاویر اولیه‌ی اقلیدس

در ۳۱ جولای ۲۰۲۳، آژانس فضایی اروپا (ESA) اولین تصاویری را که توسط اقلیدس برای آزمون دو ابزار علمی اصلی ماهواره گرفته شده بود، به اشتراک گذاشت.

تصویری که با طیف‌سنج و فتومتر مادون قرمز نزدیک اقلیدس (NISP) ثبت شده است، منظره‌ای خیره کننده از ستارگان و کهکشان‌ها را به نمایش می‌گذارد. نور اجرام دور پیش از رسیدن به آشکارگر ابزار، از فیلتری عبور می‌کند که نور هر ستاره و کهکشان را بر اساس طول موج تفکیک می‌کند.

کاوش‌های اقلیدس

پس از تکمیل جمع‌آوری داده‌های تلسکوپ فضایی اقلیدس، دانشمندان از آن‌ها برای ایجاد دو نقشه کیهانی استفاده خواهند کرد. نقشه اول به توزیع ماده تاریک در سراسر جهان با اتکا به پدیده «عدسی گرانشی» خواهد پرداخت. عدسی گرانشی پدیده‌ای است که طی آن جرم آسمانی نور را از یک منبع دور دست منحرف کرده و مسیر آن را به دلیل انحنای فضا-زمان خم می‌کند و در نتیجه باعث بزرگنمایی آن می‌شود.

نقشه دوم با بهره‌گیری از «نوسانات آکوستیک باریونی» که امواج فشار عظیم ماده در دوران داغ اولیه جهان بوده‌اند و اکنون همچون حلقه‌های سنی درختان در زمان یخ زده‌اند، به بررسی رشد شتابان جهان و عامل مسبب احتمالی آن – انرژی تاریک – خواهد پرداخت.

ماهیت ماده تاریک

ماده تاریک، عنصری مرموز و تا حدودی متناقض است. این ماده بخش غالب، معادل ۸۵ درصد، از کل ماده موجود در جهان هستی را تشکیل می‌دهد؛ با این وجود، از آنجا که برهمکنشی مستقیم با نور ندارد، به طور کامل نامرئی است.

بنابراین، چگونه از وجود ماده تاریک آگاهیم؟ در حالی که خود ماده تاریک قابل رؤیت نیست، برهمکنش‌های گرانشی آن با محیط اطراف قابل اندازه‌گیری است. حضور این ماده از طریق پیچش گرانشی شدید کهکشان‌ها یا سرعت غیرقابل توضیح ستارگان در حال گردش به دور مرکز کهکشان‌ها آشکار می‌شود.

ترکیب ماده تاریک همچنان ناشناخته است. برخی نظریه‌ها حاکی از آن هستند که ذرات فرضی به نام «ذرات سنگین با برهمکنش ضعیف» (WIMP) که هر یک جرمی ۱۰ تا ۱۰۰ برابر جرم یک پروتون دارند، می‌توانند گزینه‌های مناسبی برای پر کردن شکاف‌های نظری باشند. برخی دیگر نیز ذره بسیار ریز به نام «آکسین» که حتی از یک میلیاردم اندازه یک الکترون هم کوچک‌تر است را به عنوان نامزد اصلی تشکیل دهنده این ماده پیشنهاد کرده‌اند.

ماهیت انرژی تاریک

با وجود شباهت اسمی، انرژی تاریک ارتباط مستقیمی با ماده تاریک ندارد. انرژی تاریک نامی است که به پدیده شگفت‌انگیز انبساط شتاب‌دار و افسارگسیخته جهان هستی داده شده است. این پدیده با توجه به مقدار ماده موجود در جهان هستی و در نتیجه قدرت گرانش آن، نباید اتفاق بیفتد. پاسخ کیهان‌شناسان این است که نیروی مرموزی در بطن جهان هستی وجود دارد که همه چیز را به سمت بیرون هل می‌دهد.

ناسا تخمین زده است که ۶۸ درصد از جهان هستی از انرژی تاریک، ۲۷ درصد از ماده تاریک و تنها ۵ درصد از ماده قابل رؤیت تشکیل شده است. برای دیدن دیگر خبرها به صفحه اخبار نجوم مراجعه کنید.