کشف ستاره ای که ‘۹۰۰ میلیون سال بعد از مهبانگ تشکیل شد’

کشف ستاره ای که ‘۹۰۰ میلیون سال بعد از مهبانگ تشکیل شد’

این ستاره با کمک عدسی گرانشی خوشه "سانرایز" کشف شد
توضیح تصویر،این ستاره با کمک عدسی گرانشی خوشه “سانرایز” کشف شد

منجمان دورترین تک ستاره‌ای که عکس آن توسط یک تلسکوپ تهیه می شود را شناسایی کرده اند و به آن لقب “ارندل” داده‌اند.

۱۲.۹ میلیارد سال طول کشیده تا نور این جرم به ما برسد.

این ستاره در فاصله‌ای قرار دارد که تلسکوپ‌ها معمولا فقط قادر به تشخیص کهکشان‌هایی با میلیون‌ها ستاره هستند.

اما رصدخانه فضایی هابل اِرِندل (Earendel) را با بهره برداری از یک پدیده طبیعی که شبیه به استفاده از لنز زوم است شناسایی کرد.

این پدیده موسوم به “عدسی گرانشی” به این صورت عمل می کند: اگر خوشه بزرگی از کهکشان ها در میدان دید وجود داشته باشد، میدان قوی گرانشی آن، اجرام دورتر را مثل یک عدسی بزرگنمایی می کند.

این اجرام دورتر معمولا فقط کهکشان های دیگر هستند اما در این مورد خاص، ارندل، در کانون تمرکز این لنز گرانشی قرار گرفت.

برایان ولش، دانشجوی دکتری از دانشگاه جانز هاپکینز در ایالت مریلند آمریکا، می‌گوید: “ما خوش شانس بودیم. یافتن شیئی با این بزرگنمایی بالا واقعا هیجان انگیز است.”

او به بی‌بی‌سی گفت: “اگر جرم نسبت به عدسی گرانشی در موقعیت مناسبی قرار داشته باشد، مثل این مورد، بزرگنمایی می‌تواند تا ۱۰۰۰ برابر باشد.”

رکورددار قبلی ستاره ای به نام ایکاروس بود. آن ستاره، که آن هم توسط هابل ثبت شد، نه میلیارد سال نوری از ما فاصله داشت.

بنابراین ارندل خیلی دورتر است. تصویری که از این ستاره داریم مربوط به فقط ۹۰۰ میلیون سال بعد از بیگ بنگ (مهبانگ) است. در آن زمان فقط ۶ درصد از عمر کیهان می گذشت.

در عکس هابل چیز زیادی از این ستاره دیده نمی شود، فقط یک نقطه مبهم در یک هلال بلند که محصول میدان گرانشی خوشه کهکشانی است.

آقای ولش و همکارانش نتایج این مطالعه را در نشریه نیچر گزارش کرده اند و می گویند که هنوز چیزهای زیادی درباره ویژگی های آن هست که نمی دانند.

هابل

منبع تصویر،NASA

از پادکست رد شوید و به خواندن ادامه دهید

پادکست
پادکست چشم‌انداز بامدادی رادیو بی‌بی‌سی

رادیو فارسی بی‌بی‌سی

پادکست چشم‌انداز بامدادی رادیو بی‌بی‌سی – دوشنبه ۱۹ اردیبهشت ۱۴۰۱

پادکست

پایان پادکست

مثلا در مورد اندازه ارندل تردید وجود دارد. این ستاره حداقل ۵۰ بار بزرگتر از خورشید است، اما می تواند خیلی بزرگتر باشد. حتی اگر فقط ۵۰ برابر خورشید باشد هم یکی از بزرگترین ستاره هایی است که کشف می شود.

کاملاً محتمل است که آنچه هابل دیده یک جفت ستاره باشد، یعنی دو ستاره که دور هم می گردند. این پدیده خیلی متدوال است. با این حال در این موارد، معمولا یکی از دو ستاره بزرگتر است که نور آن چیره می شود.

برخی از ستاره شناسان این سوال را مطرح خواهند کرد که ارندل ممکن است یک خوشه فشرده از ستارگان متعدد باشد، اما آقای ولش مطمئن است که هابل یک یا حداکثر دو ستاره را رصد کرده است.

یک گمانه زنی جالب پیرامون ارندل ترکیب آن است. یک تعبیر از داده ها این است که این از ستارگان پیشگام است، ستارگانی که از گاز و غبار بکر بعد از بیگ بنگ (مهبانگ یا انفجار بزرگ) تشکیل شدند.

نظریه های علمی می گوید که اولین ستارگان در کیهان فقط حاوی هیدروژن و هلیوم بودند. منجمان به اینها “جمعیت سه” می گویند. عناصر سنگین تر توسط این ستارگان و اعقاب آنها – در فرایند همجوشی هسته ای – تولید شد.

اما یک ستاره با جرمی ۵۰ برابر خورشید فقط می تواند برای مدت کوتاهی دوام آورد، شاید یک میلیون سال تا اینکه سوخت آن تمام شود و فروبپاشد. برای یک ستاره پیشگام که ۹۰۰ میلیون سال بعد از بیگ بنگ وجود داشته، لازم بوده که از یک توده گاز قدیمی و بکر تشکیل شده باشد. این غیرممکن نیست، اما احتمالش کم است.

آقای ولش می گوید: “بله، فرض ما این است که ارندل احتمالا از نوع ستارگانی است که کمی غنی شده بودند، اما نه به اندازه ستارگانی که امروز در اطراف ما هستند.”

تلسکوپ فضایی جیمز وب که در ماه دسامبر پرتاب شد، آینه خیلی بزرگتر و ابزارهای تحلیلی خیلی قوی تری دارد. این رصدخانه که تا چند ماه دیگر کاملا فعال خواهد شد خواهد توانست جزئیاتی را ببیند که ورای توانایی هابل است.

آقای ولش و همکارانش از همین حال برای رصد ارندل با این تلکسوپ وقت گرفته اند.

اما ارزش آن را دارد که برای لحظه ای ادامه درخشش هابل را جشن بگیریم. این رصدخانه در سال ۱۹۹۰ پرتاب شد و در حالی که یک رصدخانه شگفت انگیز جدید دارد سکاندار می شود، هابل به شکستن مرزها ادامه می دهد.

دکتر جنیفر وایزمن، دانشمند پروژه ناسا، گفت: “تلسکوپ فضایی هابل در وضعیت خیلی خوبی است.”

“قدرتمند است. مثل همیشه از نظر علمی بازدهی دارد و ما مشتاقانه منتظر تحقیقاتی هستیم که هابل در سال های آینده انجام خواهد داد. ما به ویژه در مورد اینکه تلسکوپ فضایی جیمز وب همراه هابل در فضا کار می کند هیجان زده هستیم. با داشتن هر دوی این رصدخانه های شگفت‌انگیز، ما در مورد کیهان خیلی بیش از آنچه قبلاً ممکن بوده می آموزیم.”

ساخت لیزری اتمی که تا ابد کار می‌کند

ساخت لیزری اتمی که تا ابد کار می‌کند

فیزیکدانان یک لیزر اتمی جدید را مهندسی کرده‌اند که می‌تواند برای همیشه روشن بماند و کاربردهای عملی آن می‌تواند بی حد و حصر باشد.

به گزارش ایسنا و به نقل از آی‌ای، مکانیک کوانتومی حکم می‌کند که ذراتی مانند اتم‌ها نیز باید به عنوان امواج در نظر گرفته شوند و از نظر فنی می‌توانیم «لیزرهای اتمی» حاوی امواج منسجم ماده بسازیم. اما مشکل در مدت ماندگاری این امواج ماده است تا بتوان از آنها در کاربردهای عملی استفاده کرد.

اکنون گروهی از فیزیکدانان آمستردام نشان داده‌اند که ماندگار کردن آنها با برخی دستکاری‌های این مفهوم که زیربنای لیزر اتمی است و به اصطلاح “چگالش بوز-اینشتین” یا به اختصار “BEC” نامیده می‌شود، ممکن است.

“چگالش بوز–اینشتین”(Bose–Einstein condensate) پنجمین و جدیدترین حالت ماده است. این حالت، حالتی از ماده است که در آن یک گازِ رقیقِ به نام بوزون(Boson) را تا دمای بسیار پایین و در دمای منفی ۲۷۳٫۱۴ درجه سانتی‌گراد(بسیار نزدیک به صفر مطلق) سرد می‌کنند. در اثر دمای بسیار پایین در این گذار فاز، بخش بسیار بزرگی از بوزون‌ها کمترین حالت کوانتومی را اشغال می‌کنند و در آن نقطه “پدیده کوانتومیِ ماکروسکوپی” آشکار می‌شود. بوزون‌های سرد در هم فرومی‌روند و ابَر ذره‌هایی که رفتاری بیشتر شبیه یک ریزموج دارد تا ذره‌های معمولی شکل می‌گیرد. ماده چگال‌شده‌ بوز–اینشتین شکننده و سرعت عبور نور در آن بسیار کم است.

ایجاد یک “چگالش بوز-اینشتین” پیوسته

محققان اکنون موفق شده‌اند مشکل دشوار ایجاد یک چگالش بوز-اینشتین پیوسته را حل کنند. “فلوریان شرک” رهبر این تیم در یک بیانیه توضیح داد که چگونه آنها موفق به انجام این کار شده‌اند.

وی گفت: در آزمایش‌های قبلی، خنک‌سازی تدریجی اتم‌ها همه در یک مکان انجام می‌شد. ما در تنظیمات خود تصمیم گرفتیم مراحل خنک‌سازی را نه در طول زمان، بلکه در فضا پخش کنیم و اتم‌ها در حالی که در مراحل متوالی خنک‌سازی پیش می‌روند، حرکت کنند.

وی افزود: در پایان، اتم‌های فوق سرد به قلب آزمایش می‌رسند، جایی که می‌توان از آنها برای تشکیل امواج ماده منسجم در یک BEC استفاده کرد. اما در حالی که این اتم‌ها در حال استفاده هستند، اتم‌های جدید در راه هستند تا BEC را دوباره پر کنند. به این ترتیب ما می‌توانیم این روند را اساساً برای همیشه و تا ابد ادامه دهیم.

در حالی که این ایده نسبتاً ساده به نظر می‌رسد، اما عملی کردن آن بسیار دشوار است.

“چون-چیا چن” نویسنده ارشد این مطالعه می‌گوید: این تیم قبلاً در سال ۲۰۱۲ وقتی که هنوز در “اینسبروک” اتریش بود، تکنیکی را کشف کرد که به BEC اجازه می‌داد در مقابل نور خنک‌کننده لیزر محافظت شود و برای اولین بار خنک‌سازی لیزری را تا حالت انحطاط مورد نیاز برای امواج منسجم ممکن می‌ساخت. در حالی که این اولین گام حیاتی به سمت چالش ساخت لیزر اتمی پیوسته و طولانی مدت بود، همچنین واضح بود که برای پیشبرد آن به یک ماشین اختصاصی نیاز است.

وی افزود: ما با انتقال به آمستردام هلند در سال ۲۰۱۳، با یک جهش و گروهی که کاملاً با کمک‌های مالی شخصی تأمین می‌شد، شروع کردیم. شش سال بعد، در ساعات اولیه صبح کریسمس سال ۲۰۱۹ این آزمایش سرانجام در آستانه عملیات قرار گرفت. ما ایده اضافه کردن یک پرتوی لیزر اضافی برای حل آخرین مشکل فنی را داشتیم و بلافاصله هر تصویری که می‌گرفتیم یک BEC را نشان می‌داد که اولین BEC موج پیوسته بود.

اکنون که محققان در ایجاد یک چگالش بوز-اینشتین پیوسته موفق شده‌اند، امیدوارند از این لیزر اتمی برای ایجاد یک پرتوی خروجی پایدار از ماده استفاده کنند.

اگر محققان موفق به تولید لیزرهایی شوند که نه تنها می‌توانند برای همیشه کار کنند، بلکه می‌توانند پرتوهای پایدار نیز تولید کنند، کاربردهای آن بی حد و حصر خواهد بود. البته محققان هنوز راه زیادی در پیش دارند. اما کار آنها هم امیدوارکننده و هم هیجان انگیز است.

نتایج این مطالعه در مجله “نیچر”(Nature) منتشر شده است.

انتهای پیام

Updated: جولای 5, 2022 — 1:32 ب.ظ