کهکشان هاي ناديده

همواره يکي از مهمترين پرسش ها براي کيهان شناسان، آگاهي در زمينه چگونگي پدي آمدن کيهان، کهکشان ها، ستاره ها و سياره ها بوده است.آنان از ديرباز تاکنون همواره براي اينکار دستگاه هاي گوناگوني ساخته اند و هرکدام از اين دستگاه ها دريچه اي نو را در برابر ديدگان دانشمندان گشوده است.يکي از واپسين دستگاه هائي که امروزه برخي از دانشمندان به کار مي بندند راديو تلسکوپ نام دارد که بيشتر شبيه به آنتن هاي بزرگ ماهواره اي است.اين دستگاه اينک در راه يافتن سياره هايي شبيه به زمين که احتمالاً هم اکنون در حال پديد آمدن هستند، شنود کيهاني براي يافتن فرم هاي هوشياري از زندگي، کاوش در راه يافتن موج هايي با نيروي جاذبه و يافتن چگونگي پديد آمدن کيهان و نخستين کهکشان هاي کوتوله به کار گرفته مي شود.

تلسکوپ هاي راديويي
 

کيهان شناسان براي دستيابي به داده هايي نو از فضا در پي ساخت شبکه اي نو از راديو تلسکوپ ها هستند که در بردارنده هزاران آنتن در منطقه اي بسيار گسترده است.
يکي از اين راديوتلسکوپ ها SKA يا Square Kilometer Array نام دارد و گستره اي برابر با يک کيلومتر مربع بر روي زمين را خواهد پوشانيد.در اين پروژه 19 کشور از همه قاره ها شرکت دارند.هزينه دستگاه هاي اين پروژه نيز بيش از 2 ميليارد دلار خواهد بود.اين ايستگاه راديو تلسکوپ مي تواند داده هاي ارزشمندي درباره فضا را در اختيار دانشمندان قرار دهد.بدين روي اگر کيهان شناسان بخواهند در زمينه هايي چون پرتو موج کوتاه X در فضا در نور قابل ديد و يا در پرتوهاي راديويي موج بلند به پژوهش پردازند، مي توانند از اين گونه تلسکوپ بهره گيري نمايند.ناگفته نماند که با يک راديو تلسکوپ مي توان امواجي از کهکشان هاي راديويي به اندازه يا گستردگي چندين سال نوري را دريافت نمود.اندازه کهکشان هاي راديويي بسيار بزرگ تر از اندازه قابل ديد اين گونه کهکشان هاست.روش کيهان شناسي راديويي پس از جنگ جهاني دوم به وجود آمد.از آن زمان تاکنون نيز کيهان شناسان راديويي پديده هاي نوفضايي فراواني را به ثبت رسانيده اند.تلسکوپ هاي رادويي از توانايي رديابي کهکشان هاي Quasaar(کوتاه شده Qualistellar)که کهکشان هاي بسيار دو با پرتوافشاني بسيار بيشتر و يا بزرگتر از اندازه شان هستند بهره مند هستند.گفته مي شود که نسل نو تلسکوپ هاي راديويي که به زودي به کار گرفته خواهند شد از توانايي پيگيري چگونگي پديد آمدن نخستين کهکشان هاي کوتوله پس از Big Bang تاکنون برخوردار خواهد بود.گستره امواج راديويي و يا طول موج دريافتي از اين کهکشان ها دربرگيرنده طول موج هاي زير يک ميلي متري تا طول موج هاي بالاي چندين هزار کيلومتر است.رصد کردن طول موج ها در پايانه طول موج هاي بسيار کوتاه، امکان ديد گوشه هاي غبارگرفته و بسيار فعال کهکشان ها، در جايي که هم چنان ستاره هاي بيشماري متولد مي شوند را فراهم مي سازد.به درستي پژوهش در زمينه چگونگي پديد آمدن ستاره ها يکي از مهمترين روش هاي پژوهشي از راه به کار گيري تلسکوپ هاي راديويي است.يکي از ايستگاه هاي پژوهشي راديو تلسکوپ ها Atacama Large Milimeter Array يا ALAMA نام دارد که قرار است تا سال 2012 با 66 آنتن بزرگ ماهواره اي در کشور شيلي برپا شود.پيش بيني مي شود که بلندترين گام رو به جلو در اين زمينه بر پايه ديدن و پژوهش امواج راديويي در گستره امواج بسيار بلند با طول موج ميان يک تا پنج سانتي متر باشد.در اين زمينه تلسکوپ هاي راديويي نو فراواني در حال ساخته شدن و برپايي هستند.اين تلسکوپ ها داراي اندازه هاي کوچکي هستند که هزاران دستگاه از آنها در يک شبکه بزرگ برپا خواهند شد.در اين شبکه هر کدام از اين تلسکوپ ها در پيوند يکديگر بوده و در کنار هم يک راديوتلسکوپ بسيار بزرگ را مي سازند.يک چنين ايستگاهي با نام LOFAR يا LOW Frequenci Array در سال گذشته در اروپا برپا شده است.در استراليا نيز ايستگاه ديگري به نام NWA يا Murchison Widefield Array در حال ساخت و در صحراي نيومکزيکو نيز ايستگاه ديگري با نام LWA يا Long Wavelength Array در حال برپايي است.

آنتن هاي ساده
 

سه مدل از نوترين تلسکوپ هاي راديويي، هر سه از آنتن هاي Dipol(ديپول)که چيزي شبيه به آنتن هاي قديمي تلويزيون است سود مي برند، چرا که يک آنتن بشقابي تنها زماني مي تواند کارآمد باشد که مساحت آن دست کم 5 برابر بزرگتر از طول موج هايي باشد که شما مي خواهيد بررسي نماييد.اين در حاليست که دانشمندان با بکارگيري اين آنتن ها مي توانند هر طول موجي را در هر جهتي آن هم بگونه هم زمان بررسي نمايند.با اين حال در هنگام به کارگيري آنتن هاي ديپول براي رصد کيهان و کهکشان هاي دور نياز به شمار زيادي آنتن بر روي منطقه اي گسترده اي از زمين است.
بدين روي برپايي ايستگاه LOFAR نيازمند 25000 آنتن ديپول است.در اين ميان هسته اصلي اين ايستگاه در کشور هلند جاي خواهد داشت.ولي ايستگاه هاي وابسته ديگري از اين گونه در کشورهاي آلمان، انگلستان فرانسه و سوئد نيز برپا خواهد شد.يک چنين ايستگاه هايي براي دريافت بهتر امواج از کيهان بويژه امواج باند FM مي بايست در منطقه هاي خالي از جمعيت برپا شوند.به همين انگيزه ايستگاه SKA مي بايست يا در استراليا و يا در آفريقاي جنوبي برپا شود.جاي برپايي ايستگاه تا سال 2011 مشخص خواهد شد.از آن پس ساخت اين ايستگاه مي بايست تا سال 2020 به پايان رسد.اين ايستگاه دربردارنده 4000 آنتن بشقابي قابل کنترل، هر کدام با مساحت 10 متر خواهد بود که هر کدام از توانايي گيرندگي سيگنال با طول موج تا چند متر برخوردار خواهند بود.اين ايستگاه هم چنين در بردارنده هزاران آنتن ديپول براي دريافت طول موج هاي بلندتر نيز خواهد بود.دقت ايستگاه SKA درگيرندگي سيگنال 40 تا 50 بار بهتر از راديوتلسکوپ هاي امروزي خواهد بود.اين دقت بالا به همراه تبديل سيگنال به نگاره نيز ديد بسيار خوبي را رو به دورترين کهکشان ها به دست مي دهند که اين نيز خود راه پژوهش هاي گسترده تري از کيهان را فراهم مي سازد.اين دقت از سوي ديگر موجب آن مي شود که ضعيف ترين سيگنال ها از دوردست ترين کهکشان ها نيز با کيفيتي بسيار خوب بررسي شوند.از سوي ديگر دانشمندان با به کار بستن تلسکوپ راديويي ايستگاه SKA خواهند توانست يا منطقه بزرگي از فضا و يا چندين منطقه کوچک تر را رصد کرده و پژوهشهاي بسيار دقيقي را بر روي دوردست ترين کهکشان ها انجام دهند.ناگفته نماند که سرعت کار اين ايستگاه نيز ده برابر بيشتر از راديو تلسکوپ هاي امروزي خواهد بود.

پديدآمدن سياره ها
 

هنگامي که چشمان راديويي مدرن انسان امروز کهکشان راه شيري را زير ديد خود مي گيرد، امکان ديدن سياره ها نيز براي وي فراهم مي شود.از سوي ديگر اگر فرمي از يک زندگي هوشيار در يکي از سياره هاي کهکشان راه شيري باشد نيز امکان ديد و يا شنود راديويي آنها با تلسکوپ هاي راديويي فراهم است.اين امر در صورتي امکان پذير است که موجودات فضايي آن سياره ها فرمي از سيگنال الکترونيکي و يا راديويي شبيه و يا نزديک به فرم سيگنال هاي راديويي ما را داشته باشند.در اين زمينه نيروي شگرفت گيرندگي بسيار بسيار دور اين گونه تلسکوپ ها که امکان ديد از وراي کيهان قابل ديد امروزي ما را فراهم مي نمايد نيز مي تواند چگونگي پديد آمدن نخستين کهکشان ها (يک ميليارد سال پس از Big Bang)را نيز از راه ديد بر روي منطقه هايي از کهکشان که در آنها ستاره ها پديد مي آيند، در پيش روي دانشمندان قرار دهد.بدين روي که مولکول ها از راه گردش ها و لرزش هاي خود در کهکشان از خود پرتوهايي مي فرستند.ايستگاه SKA از توانايي ديدن نشانهايي ويژه از اين مولکول ها برخوردار خواهد بود که از خود پرتوهاي راديويي در فرم موج هايي چند سانتي متري مي فرستند.با اين روش با پژوهش در
سيستم هاي ستاره اي در زمان هاي گوناگون، امکان ديدن چگونگي جابه جايي ملکولي فراهم آمده و پس از آن چگونگي پديد آمدن بسياري از سياره ها فراهم مي آيد.با اين حال شگفت انگيزترين کشف ايستگاه SKA و يا بزرگترين آروزي دانشمندان شايد کشف نمونه هاي هوشيار از زندگي باشد.در کيهان کهکشان هاي راديويي فراواني وجود دارند، که اندازه آنها معمولاً 20 بار بزرگتر از کهکشان هاي قابل ديد ميزبان آنهاست.گستره بزرگترين کهکشان راديويي شناخته شده امروزبرابر با 18/6 ميليون سال نوري است.بر پايه واپسين تئوري هاي امروزي، امواج راديويي اين گونه کهکشان ها از يک نقطه سياره بسيار سنگين در کانون کهکشان فرستاده مي شوند.ابرهاي گازي بزرگ کهکشان ها به گرد اين گونه حفره هاي سياه درگردشند.در اين حال نيروي کشش حفره هاي سياه گازها را فشرده و گرم مي نمايند.در اين هنگام مواد گوناگون در اين ابرها از خود انرژي آزاد مي کنند.اين انرژي نيز به وسيله نيرويي آهنربايي در پيرامون حفره هاي سياه به فضا شليک مي شوند.در اين زمان 2 جريان موجي نيرومند Jetstreem بگونه اي عمودي رو به بالا رفتن مي گذارند.در گرداگرد اين موج هاي نيرومند نيز سيگنال هاي راديويي با فرم گرد و فشرده چون يک بشقاب با اندازه فزاينده پديد مي آيد.اين موج راديويي درست در هنگامي که مواد هادي گرداگرد ميدان آهنربايي حفره سياه به گردشي دوراني مي پردازند به کيهان فرستاده مي شوند.امروزه نزديک به 100 کهکشان راديويي کشف شده اند، ولي انتظار مي رود که با به کارگيري ايستگاه SKA در آينده نمونه هاي بسيار زيادي از اين گونه کهکشان ها کشف شوند.

ردپا
 

نخستين کهکشان هاي راديويي رد پاهايي از خود بر جاي گذارده اند.بسياري از کهکشان هاي راديويي در دوردست هاي زمان و فضا جاي دارند.در اين ميان دور دست ترين آنها يک ميليارد سال پس از Big Bang پديد آمده اند.پژوهشهاي با جزئيات بالا در زمينه کهکشان هاي راديويي جوان و بسيار فعال مي تواند کمک بسيار بالايي به دانشمندان در زمينه چگونگي پديدآمدن کهکشان ها در آغاز پديد آمدن کيهان باشد.در اين باره کيهان شناسان اميدوارند که به کمک تلسکوپ هاي راديويي بتوانند چگونگي پديد آمدن نخستين کهکشان ها را ببينند.براي اينکار دانشمندان بايد بسيار هوشمندانه کار کنند،چراکه ردپاي اين کهکشان ها در فضا چندان هم زياد نيست.با اين حال راديوتلسکوپ مي تواند ضعيف ترين فرم هاي گرمايي گازهاي هيدروژني که در نوزادي کيهان پديد آمده اند را نيز رديابي نمايد.اين رديابي به همراه گرفتن پرتوهاي بسيار ضعيف ازدوردست هاي کهکشان مي تواند انقلابي درزمينه پژوهش و ديد رو به کيهان به شمار آيند.بدين روي کيهان شناسان در درجه نخست دست کم نيازمند ديدن التهاب ضعيف گاز هيدروژن(به انگيزه برخورد اتم هاي)اين گاز هستند.اين پديده موجب فرستادن فوتون ها با طول موج نزديک به 21 سانتي متر مي شود، ولي تنها براي گاز هيدروژن غيرفعال.هم اکنون پرتو گازهيدروژن از زماني که سن کيهان ميان 200 تا 500 ميليون سال بود بگونه امواج راديويي با طول موج ميان 3/5 تا 1/8 متر قابل ديد است.اين طول موج برابر با فرکانس هاي پايين راديويي است که تلسکوپ هاي راديويي اينروزها مي توانند از فضا دريافت دارند.اين نوع سيگنال مي تواند داده هايي نو در زمينه تاريخ کيهان تاريخ عصر تاريک کيهان خوانده مي شود در اختيار کيهان شناسان قرار دهد.دانشمندان هم اکنون بر پايه اندازه گيري پرتوهاي پس زمينه کيهاني مي دانند که گاز هيدروژن در فضا اندک اندک يونيزه شده و بار الکتريکي گرفته است.اين گاز بدين روي ديگر امواج با طول موج 21 سانتي متري خود نفرستاده است.چرا که گرداگرد منابع فرستنده سوراخهايي پديد آمده بود.هم اکنون با کمک راديوتلسکوپ ها مي توان منطقه هاي حباب ها و يا سوراخ ها را مشخص نموده و چگونگي يونيزه شدن اين گاز را نيز بررسي نمود.نيرومندترين تئوري در اين زمينه گوينده اين راز است که تکه هايي از ماده سياه کهکشاني گازهاي هيدروژني بسياري را به سوي خود کشانيده و بدين روي نخستين کهکشان هاي کوتوله پديدآمده اند.بر اين پايه پرتو فرا بنفش ستاره ها گاز هيدروژن را پيرامون کهکشان هاي کوتوله يونيزه کرده است.تئوري آلترناتيو ديگري در اين زمينه مي گويد که انرژي لازم براي يونيزه کردن گاز از حفره هاي سياه آمده است.پاي اين تئوري در آنجا لرزان است که نمي توان باور کرد که حفره هاي سياه بزرگ و با نيروي لازم با اين سرعت پس از Big Bang پديد آمده باشند.به همين انگيزه کيهان شناسان بر اين باورند که بسياري از کهکشان هاي کوتوله گاز هيدروژن را نخست با حباب هايي بگونه منطقه اي در پيرامون خود يونيزه کرده اند.از اين پس حباب ها در زمان تاريخ عصر تاريک بزرگ تر شده و اندک اندک ذوب شده اند.بدين روي گاز هيدروژن در زمان لازم يونيزه شده است.اين تئوري مي تواند با کمک راديو تلسکوپ ها پذيرفته و يا رد شوند.

پايان سخن
 

تا سه سال ديگر شايد کيهان شناسان در زمينه چگونگي پديد آمدن کيهان دانش فراواني به دست آورده باشند، چرا که ساخت و برپايي ايستگاه LOFAR تا آنزمان به پايان رسيده است.
گيرندگي و يا ديد رو به کهکشان اين ايستگاه مي تواند تا زماني که کيهان تنها 700 هزار سال عمر داشته به گذشته باز گردد.بر اين پايه اگر همه چيز به خوبي و درستي پيش رود مي توان اميد داشت که پژوهشهاي کيهان شناسان تا چند سال ديگر بتواند چگونگي پديد آمدن نخستين کهکشان هاي کوتوله را به ثبت برساند.
منبع:نوآور شماره61