حلقه نوری، پرده از راز کهکشانی ۱۱ میلیارد ساله برداشت!
تلسکوپ فضایی هابل، با ثبت یک پدیده نادر کیهانی، موفق به آشکارسازی تصویری از یک کهکشان دوردست شده است که میلیاردها سال از دیده‌ها پنهان بود. به گزارش Mashable و تأیید یافته‌های رسمی NASA در بروزرسانی مأموریت هابل، این کشف نمونه‌ای بی‌نقص از یک حلقه اینشتین را به نمایش می‌گذارد. این حلقه ناشی از پدیده‌ای به نام همگرایی گرانشی است که به عنوان یک عدسی طبیعی عمل کرده و نه تنها کهکشانی از اعماق کیهان با قدمت ۱۱ میلیارد سال را آشکار کرده، بلکه پیچیدگی ساختارهای فضایی دوردست را نیز به رخ می‌کشد. نام این کهکشان باستانی، HerS 020941.1+001557 است.
نظریه اینشتین در پرتو نور خمیده گرانش به واقعیت می‌پیوندد
آنچه در تصاویر هابل ممکن است به شکل یک لکه یا هاله به نظر برسد، در واقع یکی از خیره‌کننده‌ترین اثبات‌های بصری نظریه نسبیت عام اینشتین است. پدیده همگرایی گرانشی زمانی رخ می‌دهد که یک جرم عظیم، فضا-زمان اطراف خود را دچار اعوجاج می‌کند. درست مانند یک توپ بولینگ که بر روی یک ورقه لاستیکی فشار می‌آورد، جرم، بافت اطراف خود را خمیده کرده و باعث خم شدن نور می‌شود. در این مورد، یک کهکشان نسبتاً نزدیک‌تر با نام SDSS J020941.27+001558.4 به عنوان یک عدسی غول‌پیکر عمل کرده و نور کهکشان باستانی و دوردست‌تری که در پشت آن قرار دارد را تقویت می‌کند.
هنگامی که کهکشان دوردست، کهکشان عدسی و ناظر به طور دقیق در یک راستا قرار می‌گیرند، نور جسم پس‌زمینه به شکل یک دایره کامل یا جزئی خمیده می‌شود – حلقه‌ای درخشان که به نام حلقه اینشتین شناخته می‌شود. این هم‌ترازی نوری نادر است و تقارن حاصل‌شده در اینجا، بر یک تصادف آسمانی قابل‌توجه تأکید دارد. تصویری که توسط هابل ثبت شده، یک کمان قرمز درخشان را نشان می‌دهد که دور یک نقطه کهکشانی مرکزی پیچیده است – نمایشی ظریف از هندسه و فیزیک کیهانی.
علم جمع‌سپاری‌شده و قدرت نجوم شهروندی
این حلقه اینشتین صرفاً توسط دانشمندان مؤسسات بزرگ کشف نشده است. بلکه از طریق SPACE WARPS، یک پروژه علمی شهروندی که از داوطلبان دعوت می‌کند تا تصاویر نجومی را بررسی کرده و به یافتن عدسی‌های گرانشی کمک کنند، به دست آمده است. این شرکت‌کنندگان مردمی – ستاره‌شناسان آماتور، علاقه‌مندان و افراد کنجکاو – نقش مستقیمی در شناسایی کمان عدسی ایفا کردند و اهمیت روزافزون جمع‌سپاری در اکتشافات نجومی مدرن را به نمایش گذاشتند.
در عرصه‌ای که میلیاردها نقطه داده از هر بررسی فضای دوردست به دست می‌آید، علم شهروندی یک راه مقیاس‌پذیر برای جستجوی ناهنجاری‌ها ارائه می‌دهد. SPACE WARPS به شناسایی ده‌ها عدسی جدید کمک کرده است و این یافته اخیر، به عنوان یکی از زیباترین و ارزشمندترین نمونه‌ها از نظر علمی خودنمایی می‌کند. این یافته یادآوری می‌کند که علم فضایی پیشرفته دیگر محدود به رصدخانه‌ها و آزمایشگاه‌های تحقیقاتی نیست – بلکه یک مرز مشترک است که توسط کنجکاوی و اکتشاف مشترک تقویت می‌شود.
نگاهی اجمالی به جهان باستان – ۱۱ میلیارد سال در گذشته
از آنجا که نور این کهکشان ۱۱ میلیارد سال طول کشیده تا به ما برسد، این تصویر نگاهی مستقیم به زمانی ارائه می‌دهد که جهان کمتر از ۳ میلیارد سال عمر داشته است. این امر به ستاره‌شناسان اجازه می‌دهد تا تکامل کهکشانی را در نزدیکی سپیده‌دم زمان مطالعه کنند. مشاهده چنین اجرام دوردستی، سرنخ‌هایی در مورد چگونگی شکل‌گیری، ادغام و ایجاد بلوک‌های سازنده ستارگان، سیارات و حیات آنگونه که می‌شناسیم، ارائه می‌دهد.
این مشاهدات تاب‌خورده در زمان، برای مدل‌سازی انبساط جهان و درک شکل‌گیری ساختارهای کیهانی بسیار ارزشمند هستند. نور کهکشان که توسط همگرایی گرانشی بزرگنمایی و تکرار شده است، به محققان سطحی از جزئیات را می‌دهد که در غیر این صورت حتی با بهترین تلسکوپ‌ها نیز دستیابی به آن غیرممکن بود. این مانند داشتن یک میکروسکوپ کیهانی است که به لبه جهان قابل مشاهده هدف‌گیری شده است.
فراتر از یک سراب – چندین کهکشان به طور ناخواسته در تصویر حضور دارند
صحنه‌ای که ثبت شده است، فقط یک دوئت بین کهکشان عدسی و کهکشان لنز شده نیست. ستاره‌شناسان همچنین یک کهکشان سوم – SDSS J020941.23+001600.7 – را در همان قاب مشاهده کردند که بخشی از کمان قرمز را قطع می‌کند. این حضور سوم تصویر را پیچیده‌تر کرده و لایه دیگری به تعامل گرانشی اضافه می‌کند. قرارگیری چندگانه اجرام در یک راستا، اعوجاج‌های هم‌پوشانی ایجاد می‌کند و یک محیط کهکشانی پویا را نشان می‌دهد که در آن بازی‌های نور کیهانی بیش از آنچه که به نظر می‌رسد، آشکار می‌کند.
این هم‌ترازی‌های نادر، زمین بازی برای اخترفیزیکدانان فراهم می‌کنند تا نظریه‌های ماده تاریک، انحنای فضا-زمان و محیط بین‌کهکشانی را آزمایش کنند. از آنجا که عدسی‌سازی می‌تواند نور را از دورترین نقاط فضا خم کند، به عنوان یک کاوشگر از طریق ماده‌ای که در غیر این صورت نامرئی است نیز عمل می‌کند. بنابراین، این حلقه اینشتین نه تنها یک اثر هنری زیبا از فضا، بلکه ابزاری کاربردی برای گشودن اسرار کیهانی است.
از سوءتعبیر تا درک – چگونه عدسی‌سازی ستاره‌شناسان را فریب داد
همگرایی گرانشی همیشه به خوبی درک نشده بود. در دهه ۱۹۸۰، ستاره‌شناسان در ابتدا کمان‌های مشابه را به عنوان ساختارهای آسمانی غول‌پیکر، احتمالاً بزرگ‌ترین اجرام دیده شده، اشتباه تفسیر کردند. به عنوان مثال، تصور می‌شد که کمان نزدیک خوشه کهکشانی Abell 370 یک جسم به طول یک تریلیون مایل است، تا اینکه محققان متوجه شدند که این یک توهم ناشی از عدسی‌سازی است. این اعوجاج‌های نوری در نهایت به عنوان سراب‌های کیهانی پیش‌بینی‌شده توسط اینشتین دهه‌ها قبل تأیید شدند و معادلات انقلابی او را تأیید کردند.
امروزه، با دهه‌ها تجربه تصویربرداری و شبیه‌سازی، ستاره‌شناسان می‌توانند به سرعت بین ساختارهای واقعی و مصنوعات عدسی‌سازی تمایز قائل شوند. اما منحنی یادگیری شیب دار بود و هر کشف جدید، وضوح بیشتری به آنچه که اغلب یک جورچین کیهانی گیج‌کننده است، می‌افزاید. بازگشت HerS 020941.1+001557 از طریق همگرایی گرانشی بخشی از این سفر مداوم است – اصلاح ادراکات، پالایش مدل‌ها و تعمیق دیدگاه ما از جهان.
