ستاره‌ها در کائنات چه حجمی از نور تولید می‌کنند؟ (+عکس)

موبنا – جهان حدود 13 میلیارد سال قبل شروع به ایجاد ستاره‌ها کرد و از زمانی که انسان با فضا آشنا شد، این سوال برای او مطرح شد که چه تعداد ستاره در کائنات وجود دارد. ولی اخترشناسان هم اکنون یک گام جلوتر رفته‌اند و این سوال را مطرح کرده‌اند که: در زمان شکل گیری ستاره‌ها چه میزان نور در کل جهان منتشر شد؟ این گروه تحقیقاتی روش جدید اندازه‌گیری را مورد استفاده قرار داده است که به نظر می‌رسد به کمک آن می‌توانند تعداد تمام ستاره‌های روشن که در هر نقطه از جهان قابل مشاهده هستند را شمارش کند و نتیجه این تحقیقات بی‌تردید هر انسانی را شگفت زده می‌کند.

بر این اساس بهتر است ابتدا حجم نور ستاره‌های شمارش شده در جهان را بررسی کنیم. بر اساس گزارشی که این تیم تحقیقاتی به استناد شمارش‌های دقیق خود منتشر کرده است، تعداد فوتون‌هایی که ستاره‌های روشن در آسمان طی 13 میلیارد سال قبل منتشر کردند معادل 4 × 10^84 است. نتیجه این معادله به عبارت ساده عدد 4 و 84 صفر در مقابل آن است که به این عدد «چهار سپتنویجینتیلیون» می‌گویند. با این توضیحات می‌توان گفت تعداد فوتون‌هایی که تمام ستاره‌های روشن از 13 میلیارد سال قبل تا کنون منتشر کرده‌اند معادل عدد زیر محاسبه می‌شود:

حتما برای شما هم این سوال مطرح شده است که ستاره‌شناسان چگونه موفق شدند چنین عدد بزرگی را محاسبه کنند. محققان برای آنکه بتوانند بررسی دقیق در این زمینه داشته باشند اطلاعاتی که تسلکوپ فضایی «فرمی گاما» طی 9 سال جمع‌آوری کرده بود را به دقت مورد بررسی قرار دادند. این تسلکوپ فضایی در دوره زمانی مذکور تمام اشعه‌های منتشر شده از سوی ستاره‌ها را دریافت کرد و طی آن مشخص شد چگونه اشعه‌های گاما در فضا می‌توانند با مه گرفتگی‌های کیهانی تعامل کنند تا مقدار معینی از نور را به دست آورند.

مه گرفتگی‌های کیهانی که به صورت دقیق‌تر با عنوان «نور پس‌زمینه خارج از کهکشان راه شیری» (EBL) شناخه می‌شوند، در اصل مجموعه‌ای از تمام نورهای منتشر شده از ستاره‌ها در طول طیف موج‌های ماورای بنفش، مادون قرمز و موج‌های قابل مشاهده هستند. زمانی که پرتوهای گاما به عنوان پرانرژی‌ترین شکل نور از این مه گرفتگی‌های کیهانی عبور می‌کند، آنها با طول موج‌های مختلف به نور برخورد می‌کنند تا حجم گسترده‌ای از الکترون‌ها و پوزیترون‌ها را تولید کنند. ستاره‌شناسان با تحلیل دقیق وضعیت اشعه گاما در نهایت موفق شدند حجم مه گرفتگی‌های کیهانی در تمام نقاط مورد نظر خود را به دقت محاسبه کنند و از این طریق اطلاعات دقیق‌تری در مورد تاریخ جهان و کائنات به دست آورند.

«مارکو آجولو» مدیر این گروه تحقیقاتی توضیح داد: «فوتون‌های اشعه گاما از داخل مه گرفتگی‌های کیهانی ایجاد شده توسط نور ستارگان عبور می‌کنند و در اصل احتمال جذب این دسته از فوتون‌ها خیلی بیشتر است. ما با اندازه‌گیری دقیق تعداد فوتون‌های جذب شده توانستیم محاسبات دقیقی را در مورد ضخامت مه گرفتگی های کیهانی انجام دهیم و همچنین به عنوان تابعی از زمان، مقدار نور در تمام طول موج‌های تابیده شده را به دقت محاسبه کنیم.

تسلکوپ فضایی فِرمی پیش از این برای بررسی نور پس‌زمینه خارج از کهکشان راه شیری مورد استفاده قرار گرفته بود. ولی این پروژه جدید پنج برابر گسترده‌تر از آخرین مطالعه حجم نور تولید شده توسط ستاره‌ها را تحلیل کرد. با توجه به اینکه ستاره‌ها در نقاط مختلف آسمان پراکنده شده‌اند و هر کدام از آنها در فواصل مختلفی قرار دارند، این گروه تحقیقاتی موفق شد با بررسی‌های گسترده‌تر برای نخسین بار مطالعات خود را در عمیق بیشتری از فضا پیش ببرد و نتیجه آن به دست آوردن نتایج وسیع‌تر نسبت به قبل بود.

دانشمندان در این مطالعه همچنین موفق شدند به صورت دقیق‌تر اعلام کردند مجموع ستارگانی که در کائنات هستند بین 10 تا 11 میلیارد سال قبل شکل گرفته‌اند. این گروه تحقیقاتی توضیح داد نقشه جدیدی که از اشعه گاما در آسمان ارایه کرده است می‌تواند مسیرهای جدید برای عملیات‌های فضایی بعدی را ارایه دهد تا دیگر تلسکوپ‌های فضایی از جمله «جیمز وب» بهتر مورد استفاده قرار گیرند.

آجولو در این خصوص گفت: «یک میلیارد سال نخست مربوط به شکل گیری جهان ما دوره بسیار جالبی بوده است که تاکنون توسط هیچ یک از تسلکوپ‌ها و ماهواره‌های کنونی مورد بررسی قرار نگرفته بود. اندازه‌گیری‌های دقیق کنونی به ما امکان می‌دهد تا در این دوره زمانی کشفیات بیشتری انجام دهیم. شاید روزی فرا برسد که بتوانیم راهی برای مشاهده و بررسی بیگ بنگ پیدا کنیم. این هدف نهایی ما است».

نتایج حاصل از این مطالعه در قالب یک گزارش علمی در آخرین شماره از نشریه «ساینس» منتشر شده است.