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