اولین ستارگان کائنات چند میلیون سال پس از مهبانگ شروع به درخشش کردند. امروزه یافتن آنها کار آسانی نیست.
ادامه‌ي بخش اول
یافتن ابرها
لوئب در دههی اخیر زمان زیادی را برای یافتن ابرهایی که اولین ستارهها از آنها تشکیل شده‌اند، صرف کرده است. او شاخهی جدیدی را در نجوم رادیویی ایجاد کرد که «کیهانشناسی 21 سانتیمتری» نام دارد. این شاخه بر شناسایی امواج الکترومغناطیسی با طول موج 21 سانتیمتر متمرکز است. این تکنیک در واقع از این حقیقت بهره میبرد که ابرهای اولیه یا اجداد ستارهها، در ابتدا از هیدروژن تشکیل شده‌اند. هر اتم هیدروژن دارای فقط یک پروتون و یک الکترون است که تنها به دو حالت یافت میشوند:
 |
یا جهت حرکت اسپینی الکترون و پروتون با هم یکی است، که حالت انرژی بالاتری است، و یا حرکت اسپینی آنها در خلاف جهت یکدیگر است که حالت انرژی پایینتر است. وقتی اتم از حالت انرژی بالاتر به حالت انرژی پایینتر اُفت میکند، یک فوتون یا ذرهی نوری ساطع میکند که به شکل یک موج رادیویی با طول موج 21 سانتیمتر است. با تلسکوپهای رادیویی میتوان مناطقی از آسمان را یافت که این طول موج را ساطع می‌کنند. بنابراین منجمان میتوانند مناطق غنی از هیدروژن دوران اولیهی کیهانشناسی را پیدا کنند و به زمان تشکیل ستارهها برسند.
لوئب و همکار آرژانتینیاش، ماتیاس زالدارج (Matias Zaldarriaga)، توجه جامعهی رصدگر را به اهمیت طول موج رادیویی 21 سانتیمتری جلب کردند. آنها به منجمان پیشنهاد کردند که اگر به دنبال دوران به اصطلاح تاریک کیهانشناسی هستند، باید امواج 21 سانتیمتری را بررسی کنند. عصر تاریک در واقع زمان میان مهبانگ تا چیزی حدود 100 میلیون سال پس از مهبانگ است که ستارهها تشکیل شده‌اند.
نکتهای که باید به آن توجه داشت این است که عالم همواره – از لحظهی مهبانگ - در حال انبساط است. این انبساط همانطور که شامل حال فضا میشود، امواج الکترومغناطیسی را هم دربر میگیرد؛ یعنی اگر فرض کنیم که یک موج 21 سانتیمتری در زمانی که عالم 500 میلیون ساله بوده، از گاز هیدروژنی ساطع شده باشد، این موج هم اکنون که پس از 13 میلیارد سال به ما میرسد، با ضریب ده منبسط شده است؛ یعنی موجی که امروزه ما می‌بینیم 210 سانتیمتری خواهد بود. به همین ترتیب، یک موج رادیویی دریافت شده که 105 سانتیمتر طول‌موج دارد، می‌تواند منبسط شده با ضریب 5 همان طولموجهای 21 سانتیمتری باشد که در زمانی دور ساطع شده است. دانشمندان با در نظر گرفتن این تغییرات میتوانند تاریخ عالم را با وضوح بیشتری بررسی کنند.
یونیزاسیون مجدد (Reionization):
کیهان شناسان با استفاده از آرایههای آنتنهای رادیویی که به همین منظور مستقر شده‌اند در جستجوی زمان دقیق تولد اولین ستارهها هستند. بیایید برای درک بهتر رویکرد آنها، یک بار دیگر حوادث پس از مهبانگ را بررسی کنیم؛ زمانی که معمولی ترین شکل ماده، اتمهای هیدروژن بودند.
در ابتدا به دلیل وجود دمای بسیار بالا و تابش زیاد،ماده به شکل یون بوده است. یعنی الکترونها و پروتنها به صورت یک سوپ ذرات باردار با هم مخلوط بودند. پس از گذشت 380000 سال عالم به اندازهی کافی خنک شد و اتم به اصطلاح خنثی به وجود آمد. اتم هیدروژن دارای بار برآیند صفر بود. سپس ستارهها و کهکشانها ایجاد شدند. ستارهها علاوه بر نور مرئی، پرتوهای فرابنفش نیز تابش میکردند. این پرتوهای فرابنفش قادر بودند اتم هیدروژن را دوباره به پروتون و الکترون تجزیه کنند؛ یعنی فرآیند یونیزاسیون مجدداً انجام میشد.
در زمان این یونیزاسیون، هیچ گونه موج 21 سانتیمتری ساطع نمیشود. زیرا همان طور که گفتیم، تابش این موج به حالت قرار گیری جفت الکترون - پروتون بستگی دارد. هم اکنون دانشمندان زمانهایی را که موج 21 سانتیمتری به ما نمی رسد نیز بررسی می‌کنند. زیرا این نشانه‌ای است که به آنها میگوید ستارهها در حال تشکیل شدن هستند. هدف کیهان‌شناسان در این تحقیقات، بررسی ستارهها نیست، بلکه یافتن نشانههایی از اولین ستارههاست.
منبع:
Steve Nadis
منابع مفيد:
فضاي ميان ستاره‌اي
خورشيد نزديک‌ترين ستاره
ستاره‌هاي چند رنگ
روشن بمان!
مولکول اسرار آميز- قسمت دوم
مولکول اسرار آميز-قسمت اول