کاه‌کشان: از چشم سر تا چشم جیمز وب

گروه کهکشانیِ پنج‌‌تایی استفان: این گروه کهکشانی از پنج کهکشان تشکیل شده است (توجه کنید که دو تا از آن‌ها در مرکز تصویر و خیلی نزدیک به هم هستند). در زمینه‌ی تصویر و در دوردست کهکشان‌های بسیاری دیده می‌شوند. این تصویر را تلسکوپ فضایی جیمز وب در طول‌موج فروسرخ گرفته است. طول و عرض این تصویر به اندازه‌ی یک پنجم قطر ماه کامل در آسمان است.

(منبع تصویر: NASA, ESA, CSA, STScI)

شناخت بشر از عالمِ بیرون از زمین در طول تاریخ تحولی شگفت‌ داشته است. زمانی از دید اخترشناسان که با دقت آسمان را مطالعه می‌کردند، «افلاک» مسیر حرکت اجرام آسمانی (ماه، خورشید، سیاره‌ها و ستاره‌ها) به دور زمین را تعیین می‌کردند. اما امروزه و پس از قرن‌ها مطالعه می‌دانیم زمین و هفت سیاره‌ی دیگر به دور خورشید می‌گردند و ماه در حال گردش به دور زمین است. در زمان‌های قدیم و پیش از شکل‌گیری علم جدید اخترشناسان این تصور را از حرکت خورشید و سیاره‌ها نداشتند اما با ابزارهای اندازه‌گیری دقیقی که می‌ساختند محل این اجرام را در آسمان اندازه می‌گرفتند و آن‌ها را در جدول‌هایی ثبت می‌کردند که زیج نامیده می‌شدند. اخترشناسان با کمک این اندازه‌گیری‌ها می‌توانستند محل اجرام را در آسمان در زمان‌های مختلف پیش‌بینی کنند و دریانوردان و صحرانوردان با دانستن محل اجرام آسمانی و شناخت آسمان در دریا و بیابان جهت‌یابی می‌کردند. مردم با دانستن موقعیت خورشید در آسمان، زمان را تعیین می‌کردند و برای کارهای روزمره‌ی خود از کشاورزی گرفته تا مناسک مذهبی از آن استفاده می‌کردند. آنها با تغییر محل خورشید و ستاره‌ها در آسمان در فصل‌های مختلف آشنا بودند و فصل کاشت یا درو را با شناختن آسمان پیش‌بینی می‌کردند. ‌نزدیک به هزار سال پیش، در قرن پنجم هجری، گروهی از اخترشناسان بر اساس همین شناخت دقیق از آسمان و زیر نظر «حکیم عمر خیام» اخترشناس، ریاضی‌دان و شاعر بنام نیشابوری، تقویمی را نوشتند که تقویم جلالی نامیده می‌شود. این تقویم هنوز هم یکی از دقیق‌ترین تقویم‌هاست که در آن شروع و پایان فصل‌ها با دقت خوبی مشخص شده است و امروزه با کمی اصلاحات، تقویم رسمی در ایران و افغانستان است.

تصویر راه کاه‌کشان در آسمان شب، بر فراز کاروان‌سرای قصر بهرام، گرمسار (منبع تصویر: Wikimedia Commons)

راه کاه‌کشان

آنچه با چشم در آسمان دیده می‌شود فقط اجرام نقطه‌ای-شکل نیستند. اگر در شب‌های بهار و تابستان در ساعت مناسبی جایی دور از شهر مثل کویر باشید و نور ماه هم آسمان را روشن نکرده باشد آنگاه یکی از زیباترین منظره‌ها را بالای سر خود می‌بینید. آسمانی پر از ستاره، که در ناحیه‌ای از آن ستاره‌ها تراکم بیشتری دارند و گویی در زمینه‌ای غبار آلود پخش شده‌اند (تصویر بالا). افراد زیادی برای دیدن این منظره در فصل تابستان به گشت‌های رصدی در حاشیه‌ی کویر‌های ایران می‌روند. طبیعتاً هر انسانی از قدیم این تراکم ستاره‌ای را در آسمان دیده است؛ در شعر و زبان فارسی نیز نشانه‌هایی از این زیبایی آسمان وجود دارد و آن را «مَجَره» می‌نامیده‌اند. وجود این رد بر آسمان برای مردم آنقدر عجیب بوده است که باعث داستان‌سرایی‌های مختلفی برای چگونگی پیدایش آن می‌شده است. در باورهای اسطوره‌ای ایرانی گاری‌ای پر از کاه در آسمان حرکت می‌کند و با خود کاه می‌کشد اما مقداری از کاه‌ها از گاری بر آسمان می‌ریزد و راهی کاه‌کشان در آسمان می‌سازد.

شب ماه خرمن می‌کند ای روز زین بر گاو نه               بنگر که «راه کاه‌کشان» از سنبله پُر کاه شد

(مولوی)

البته از گذشته اخترشناسانِ بنام تعبیری دیگر برای چیستی این راه زیبا بر آسمان یعنی راه کاه‌‌کشان داشته‌اند. ابوریحان بیرونی دانشمند سرشناس قرن چهار و پنج هجری در کتاب التَفهیم به راه‌کاه‌کشان اشاره می‌کند و آن را از جنس ستارگان متفاوتی (ستارگان ابری) می‌داند:

«مجره را پارسیان راه کاه‌کشان خوانند و هندوان راه بهشت و او جمله شدن بسیار ستارگان است از جنس ستارگان ابری»، نقل قول از کتاب التفهیم.

کهکشان ما

بعد از چند هزار سال تاریخ بشر، فقط حدود صد سال است که با کمک تلسکوپ‌ها و ابزارهای دقیق‌تر رصدی و هم‌چنین روش‌های جدید پژوهش در علم و اخترشناسی، شناخت ما از آسمان وارد مرحله‌ی جدیدی شده است (در مطلب مناظره بر سر بزرگی عالم به این موضوع پرداخته‌ایم). امروزه «راه کاه‌کشان» که در آسمان شب می‌بینیم را در واقع مجموعه‌ای از گاز و غبار و حدود صد میلیارد ستاره‌ای می‌دانیم که خورشید ما هم جزء آن است و این اجرام با گرانش (جاذبه) گرد هم آمده‌اند. این مجموعه را «کهکشان» می‌نامیم که برگرفته از اصطلاح قدیمیِ راه کاه‌کشان است؛ آن رد پرستاره‌ای که در آسمان شب می‌بینیم در واقع هسته‌ی کهکشان ماست که شاید شما بیشتر نام اسطوره‌ای یونانی آن یعنی «راه‌ شیری» را شنیده باشید؛ کهکشان راه شیری.

تصویری هنری و خیالی که هنرمندی از کهکشان ما (راه کاه‌کشان یا راه‌ شیری) کشیده است.

اندازه‌ی کهکشان ما بسیار بزرگ است و در حدود صد هزار سال طول می‌کشد تا نور ستاره‌ای از یک طرف این کهکشان به آن طرف آن برسد! ما که بر روی زمین نشسته‌ایم و به گرد خورشید، ‌یعنی یکی از میلیاردها ستاره‌ی کهکشان می‌‌گردیم نمی‌توانیم کهکشان را از بیرون ببینیم. پس چطور می‌دانیم که ما در یک کهکشان هستیم؟ بیایید مثالی بزنیم. فرض کنید کسی در آپارتمانی در ساختمانی بزرگ چشم باز می‌کند. او تا به حال ساختمان را از بیرون ندیده است و نمی‌تواند از داخل ساختمان همه‌ی آن را ببیند و فقط بخش‌هایی از آن را می‌بیند: پنجره‌، بالکن و پنجره‌های همسایه‌های ساکنِ همان ساختمان. او هم‌چنین خانه و ساختمان‌های اطراف در کوچه و خیابان را می‌بیند و حدس می‌زند که شاید در ساختمانی شبیه به یکی از آنها قرار دارد و با این روش شکل ساختمان خود را حدس می‌زند و به تصویر می‌کشد.

اخترشناسان هم کاری مانند این فرد کرده‌اند، البته بسیار پیچیده‌تر و دقیق‌تر و با رصدهای متنوع بسیار که روز به روز هم دقیق‌تر می‌شود. آنها با دیدن بخش‌هایی از کهکشان خودمان و رصد تعداد زیادی از کهکشان‌های دیگر و طبقه‌بندی آنها بر اساس مشخصات ظاهری یا طیف دریافتی از آنها، متوجه شده‌اند که کهکشان ما یکی از هزاران میلیارد کهکشانی است که در عالم وجود دارد. شناخت این کهکشان‌ها و مطالعه و پژوهش درباره‌ی چگونگی به‌وجود آمدن و تحول و تغییرات آنها از زمینه‌های جذاب برای پژوهش‌های پژوهشگران اخترشناسی است که به ابزارهای متنوع رصدی نیاز دارد.

رصد با چشم‌های مختلف

منجمان و اخترشناسان امروزی آسمان را با چشم‌های مختلفی می‌بینند. یعنی چه؟ یعنی تلسکوپ‌هایی می‌سازند با اندازه‌های متنوع و مناسب برای طول‌موج‌های مختلف در طیف الکترومغناطیس! از تلسکوپ‌هایی چند ده متری بر روی زمین (مانند تلسکوپ رصدخانه‌ی ملی ایران) تا تلسکوپی با تجهیزاتی به بزرگی یک زمین تنیس در فضا.

اما چرا پژوهشگران نجوم علاقه دارند امواج مختلف الکترومغناطیسی را دریافت کنند؟ مگر همین نور معمولی که با‌ آن اطراف و آسمان شب و ماه و ستاره‌ها را می‌بینیم چه اشکالی دارد؟ موضوع این است که اجرام مختلف در عالم مانند ستاره‌های جوان تا ستاره‌های پیر، کهکشان‌های فعال، کهکشان‌های در حال برخورد و ابرنواخترها امواج مختلفی به اطراف می‌فرستند و برای شناخت بهتر عالم نیاز است همه‌ی این امواج را دریافت کنیم. از طرفی چون لایه‌های مختلف جوّ زمین بعضی از این امواج را پراکنده یا جذب می‌کنند و بعضی از این امواج به ما نمی‌رسند برای دریافت این امواج باید به بیرون از زمین برویم. همین است که تلسکوپ‌های مختلفی ساخته می‌شوند: تلسکوپ‌های رادیویی، تلسکوپ‌های نور مرئی، تلسکوپ‌های فروسرخ، تلسکوپ‌‌ها و آشکارسازهای پرتوهای ایکس و گاما که بعضی از آنها روی زمین قرار دارند و بعضی به فضا فرستاده شده‌اند.

مثال‌های مختلفی از لزوم ساخت تلسکوپ‌های مختلف با اندازه‌های مختلف، ابزار متنوع رصدی و مناسب برای بخش‌های مختلف طیف الکترومغناطیسی وجود دارد. مثلاً ستاره‌هایی که تازه به‌وجود آمده‌اند، اطرافشان پر از گاز و غبار است. این گاز و غبار بسیاری از بخش‌های مرئی امواج الکترومغناطیسی را جذب می‌کنند و با تلسکوپ‌هایی که برای دریافت نور مرئی ساخته شده‌اند نمی‌توانیم آنها را ببینیم. برای مطالعه‌ی این نواحی که در اصطلاح در آن‌ها «ستاره‌زایی» رخ می‌دهد نیاز به تلسکوپ‌های فروسرخ داریم، تلسکوپ‌هایی مثل تلسکوپ فضایی جیمز وب. البته تلسکوپ فضایی جیمز وب اولین تلسکوپ فروسرخ ساخته شده و حتی اولین تلسکوپ فضایی فروسرخ ساخته شده نیست و پیش از آن تلسکوپ فروسرخ دیگری نیز به فضا فرستاده شده است. تلسکوپ‌های متنوع و بسیاری هم برای دریافت امواج رادیویی بر روی زمین ساخته می‌شوند و البته انواع مختلفی از تلسکوپ‌های دیگر نیز وجود دارند که پرتوهای ایکس یا گاما را دریافت می‌کنند.

تلسکوپ فضایی جیمز وب در حال ساخت و پیش از پرتاب (منبع تصویر: flickr.com)

جیمز وب در یک و نیم میلیون کیلومتری زمین

دریافت اولین تصاویر از تلسکوپ فضایی جیمز وب در چند هفته‌ی اخیر جزء داغ‌ترین اخبار رسانه‌های مختلف بوده است. این تلسکوپ ۱۰ میلیارد دلاری را سازمان‌های فضایی ایالات متحده آمریکا (ناسا)، اروپا (ایسا) و کانادا با همکاری بسیاری از پژوهشگران و منجمان حرفه‌ای ساخته و به جایی در فضا یعنی آن‌سوی ماه و در یک و نیم میلیون کیلومتری زمین فرستاده‌اند. این تلسکوپ به یاد جیمز وب، مدیر ناسا در زمان سفر فضاپیمای آپولو به ماه، تلسکوپ فضایی جیمز وب نامیده می‌شود.

قطر آینه‌ی تلسکوپ فضایی جیمز وب شش و نیم متر است و آشکارسازهای آن امواج فروسرخ را آشکار می‌کنند. با اینکه جیمز وب نخستین تلسکوپ فروسرخ نیست اما حساسیت و دقت و اندازه‌ی آن طوری است که پژوهشگران انتظار دارند اطلاعات به‌دست آمده از آن به شناخت منجمان از عالم کمک بزرگی بکند. تصاویر منتشر شده در خبرها همگی بازسازی شده از داده‌های به دست آمده از آشکارسازهای فروسرخ تلسکوپ جیمز وب است. در واقع آنچه تلسکوپ دریافت می‌کند شدت نور فرو سرخ از ناحیه‌ای از آسمان است که با «توان تفکیک» بالایی دریافت می‌شود و این تصاویر برای مشاهده بازسازی می‌شوند (توضیحات بیشتر درباره‌ی این روش در مطلب بدن ما تابش می‌کند؟ آمده است.) اولین تصویر منتشر شده از ناحیه‌ی بسیار بسیار کوچکی از آسمان در صورت فلکی «ماهی پرنده» است، این صورت فلکی‌ را در آسمان از نیمکره‌ی جنوبی زمین می‌توانیم ببینیم. در همین ناحیه‌ی بسیار کوچک هزاران کهکشان دیده می‌شوند که در فاصله‌های مختلفی از ما قرار دارند.

تصویری از تعداد زیادی از کهکشان‌های دور و نزدیک در ناحیه کوچکی از آسمان. این تصویر را دوربین فروسرخ نزدیک تلسکوپ فضایی جیمز وب گرفته است.

(منبع تصویر: NASA, ESA, CSA, STScI)

صد سالی است که با کمک رصدهایی که با تلسکوپ‌های بزرگ انجام می‌شوند می‌دانیم کهکشان‌هایی که دور از هم‌اند در حال دور شدن از یکدیگرند و هرچه از هم دورتر باشند با سرعتی بیشتر از هم دور می‌شوند. این دور شدن در همه‌ی جهت‌ها روی می‌دهد و این پدیده را «انبساط عالم» می‌نامند. هر چه کهکشانی از ما دورتر باشد با سرعت بیشتری دور می‌شود. این دور شدن باعث می‌شود طول‌موج امواج الکترومغناطیسی که از آن کهکشان دریافت می‌کنیم افزایش پیدا کند. اگر کهکشانی خیلی دور باشد و نور مرئی به اطراف گسیل کند این نور به دلیل انبساط عالم در بخش فروسرخ امواج الکترومغناطیسی دیده می‌‌شود که طول‌موج آن از طول‌موج امواج مرئی بیشتر است. در نتیجه رصد کهکشان‌های کم‌سو در طول‌موج فروسرخ کمک می‌کند که دورترین کهکشان‌های عالم را رصد کنیم. در نخستین تصویر به‌دست آمده از تلسکوپ جیمز وب کهکشان‌هایی رصد شده‌اند که نورشان سیزده میلیارد سال پیش به اطراف گسیل شده است این کهکشان‌ها دورترین کهکشان‌هایی‌اند که با دریافت امواج فروسرخ رصد شده‌اند. این عدد وقتی جالب می‌شود که بدانیم طبق نظریه‌های کیهان‌شناسی که تطابق خوبی با رصدهای انجام شده دارند سن عالم در حدود سیزده میلیارد و هشتصد میلیون سال تخمین زده می‌شود.

منجمان زیادی در سراسر دنیا برای استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب پروژه‌هایی تعریف کرده‌اند و پیشنهادهایی داده‌اند. به‌تدریج با انجام این رصدها و تحلیل نتایج به‌دست‌ آمده از آنها اطلاعات زیادی درباره‌ی سیاره‌های منظومه‌ی شمسی، «سیاره‌های فراخورشیدی» که به دور ستاره‌های دوردست می‌گردند، نواحی‌ای از گاز و غبار که در آنها ستاره‌هایی در حال تشکیل است و کهکشان‌های بسیار دور به دست خواهد آمد. روزهایی سرشار از خبرهای داغ در راهند که شناخت ما از عالم را بهتر و بهتر خواهند کرد. با پیشرفت رصدها و ابزار رصدی و روش‌های محاسباتی شاید انسان‌های پنجاه سال دیگر در کتاب‌ها و مقاله‌های نجوم و کیهان‌شناسی مطالبی کاملاً متفاوت با امروز بنویسند، منتظر بمانید!

0 پاسخ

دیدگاه خود را ثبت کنید

تمایل دارید در گفتگو شرکت کنید؟
نظری بدهید!

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل(ایمیل شما محفوظ است) شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

پنج × سه =