نقشه برداري از كيهان

در همان زمان كه برخي ستاره شناسان در انديشه اين بخش ناديدني كيهان هستند، گروهي ديگر از آنها در پي نقشه برداري بخشي از فضايي هستند كه قابل ديدن است . نقشه برداري از آسمان كاري دشوار و پايان ناپذير است . دانش اكنون ما از جغرافياي كيهان به اندازه دانش مان از جغرافياي زمين در آغاز سده شانزدهم ميلادي است . زماني كه نقشه ها شامل مناطق پهناور ناشناخته اي بود.
نقشه برداري كيهان به معناي الگو برداري ستاره شناسان از موقعيت كهكشان ها به همان صورتي كه در گنبد آسمان ديده مي شوند و فهرست كردنشان است . ستاره شناسان از دهه 1930 تا 1980 موقعيت بيش از پنج ميليون كهكشان را به ثبت رساندند . با وجود سودمند بودن فهرست جاي گيري كهشكان ها ، ايراد آن در دو بعدي بودن چشم اندازي است كه از كيهان سه بعدي به ما نمايش مي دهد براي درك كاستي هاي چنين نقشه اي ي، ساختمان پنجاه طبقه اي را در نظر بگيريد كه از زير زمين به بالا و به تمام صفات روي هم ، تنها بر روي يك برگ كاغذ نگاه كنيم . چنين نقشه اي بي استفاده است . تنها با داشتن يك دور نماي سه بعدي با لايه هاي از هم گشوده از هر طبقه و جداگانه است كه شما مي توانيد طرح كامل ساختمان را ببينيد اما نقشه برداري كنوني از آسمان اين گونه نيست .

انتقال به سرخ؛ ابزاري ارزشمند براي نقشه برداري از كيهان
 

بر اساس نظريه مه بانگ ، جهان در حال انبساط است ، به نظر مي رسد تعداد كهكشان هايي كه از ما دور مي شوند بيتشر از آنهايي هستند كه به ما نزديك مي شوند ، نور دريافتي از يك كهكشان ، امكان رديابي نزديك به دور شدن آن را ممكن مي سازد . اگر پرتو نور كهكشان به سمت طول موج كوتاه تر انتقال يابد ب، انتقال به آبي است و به معناي نزديك شدن كهكشان به ماست ، مانند آژير آمبولانسي كه در حال نزديك شدن است . اگر پرتو نور كهكشان به سمت طول موجل بلند تر انتقال يابد ، انتقال به سرخ ناميده مي شود و به معناي دور شدن كهكشان از ماست . اندازه انتقال به سرخ يا آبي بستگي به سرعت دور شدن يا نزديك شدن كهكشان دارد.
اكنون ستاره شناسان ابزاري براي نقشه برداري سه بعدي از آسمان را در اختيار دارند. انتقال به سرخ همان ابزار است و منظور آن است كه همه خطوط طيفي ، از مكان هاي هنجار خود به جاهاي تازه اي كه به انتهاي سرخ پرتو يا طيف نزديك است ، انتقال يافته اند . اين حقيقتي است كه نور گسيل شده از هر جسم كه از مشاهده كننده اش در حال دور شدن باشد ، به قرمز دگرگون مي شود. رنگ قرمز بلندترين طول موج را در گستره تابش نور ديدني دارد. به بيان ديگ رانتقال به سرخ يا سرخ گرايي ، پديده اي است كه در آن نور گسيل شده از يك جرم (امواج مرئي ، فرابنفش ، پرتوايكس ، پرتوگاما و...) به سمت طولموج قرمز در انتهاي طيف مي رود. يعني نوري كه توسط طيف سنج ثبت مي شود طول موجي بلندتر و بسامدي كوتاهتر از نورگسيل شده از نبع دارد . براي نمونه اين پديده هنگامي رخ مي دهد كه منبع توليد نور در حال دور شدن از بيننده باشد . مانند اثر دوپلر كه در بسامد امواج صوتي تغيير ايجاد مي كند.
در سال 1929 ، ادوين هابل پس از آن كه دريافت نور كهكشان هاي ديگر به قرمز پاياني گستره تابش نور ديدني گرايش پيدا مي كنند. به اين نتيجه مي رسيد كه كيهان در حال گسترش است . هابل با بررسي انتقال به سرخ كهكشان ها ، اين انتقال را پيوسته و هميشگي و با رابطه اي وارونه بين فاصله يك كهكشان و سرعت دور شدنش از كهكشان راه شيري مي دانست .(كهكشان راه شيري نيز در حال حركت است ، از ديد يك مشاهده گر از كهكشاني ديگر ، كهشان ما نيز در حال دور شدن است ). رابطه بين سرعت يك كهكشان و فاصله اش ، قانون هابل ناميده مي شود. اين قانون امكان اندازه گيري فاصله هر كهكشان را بدون توجه به مقدار دور بودنش و تنها با اندازه گيري انتقال به سرخ آن كهكشان ، فراهم آوردها ست . قانون هابل براي فواصلي كه به حد كافي بزرگ باشند ، معتبر است ، از اين رو مي توان از اثرات محلي چشم پوشي كرد. براي نمونه كهكشاني با انتقال به سرخ واحد ، مشخص مي كند كه اين كهكشان داراي سرعت 30000 كيلومتر بر ثانيه است و در حدود فاصله دو ميليارد سال نوري از ما قرار دارد. يك كهكشان با دو برابر اين سرعت ، دو برابر دورتر است .
براي ستاره شناسان ، انتقال به سرخ كشف بسيار ارزشمدي بود. اما بررسي نور كهكشان هاي دوردست براي بدست آوردن انتقال به سرخ آنها كاري زمان بر است . بنابراين تهيه نقشه اي سه بعدي از كيهان (و به قول ستاره شناسان بررسي انتقال به سرخ) اب روندي بسيار آهسته ادامه پيدا مي كرد. تا سال 1993 ، انتقال به سرخ حدود چهل هزار كهكشان اندازه گيري شده بد. تا اين سال گستره اي در حدود پانصد سال نوري نست به راه شيري و در حدود پانصد سال نوري نسبت به راه شيري و در حدود 3 درصد پهنه اي از آسمان كه ما قادر به ديدنش هستيم، از سوي دانمندان دانشگاه كمبريج نقشه برداري شد. همچنين در سال 1993 طراحي جاه طلبيانه با نام نقشه برداري ديجيتالي اسلوان توسط چندين دانشگاه معتبر آمريكايي و انگليسي اجرا شد كه در مدت ده سال ، موقعيت يك ميليون كهكشان ، در حدود 25 درصد پهنه آسمان و با ژرفاي 2/5 ميليارد سال نوري نسبت به راه شيري مورد بررسي انتقال به سرخ به قرار گرفت . اين نقشه برداري بوسيله تلسكوپي صد اينچي واقع در نيومكزيكو انجام شد. اين تلسكوپ با متصل بودن به آرايه هاي از افزر الكتروني ثبت و نگارش ، توانايي اندازه گيري هم زمان 600 انتقال سرخ را دارد .

منبع:ماهنامه دانشمند شماره 565