تاریکی فضا دقیقا چه میزان است؟

سلام خدمت همه همراهان مجله رادیب، دقت کرده اید که اگر از چراغ‌های شهر دور شوید و به بالا نگاه کنید، آسمان میان ستاره‌ها، واقعاً تاریک است. در بالای جو زمین، فضای بیرونی حتی تاریک‌تر و کم‌نورتر می‌شود و به رنگ سیاه فرو می‌رود. و هنوز هم آنجا، فضا مطلقاً سیاه نیست. جهان دارای بارقه‌ای ضعیف و مبهم از نور ستارگان ِ بی‌شمار و کهکشان‌هاست.

اندازه‌گیری‌ِ جدیدِ دانشمندان درخششِ ضعیفِ زمینه‌ای را نشان می‌دهد که تعداد “کهکشان‌های دیده نشده” کمتر از برخی مطالعات نظری است. به گفته محققان تنها صدها میلیارد کهکشان در جهان قابل مشاهده وجود دارد، نه دو تریلیون کهکشان که قبلا گزارش شده‌ است. “مارک پستمن” از موسسه علوم تلسکوپ فضایی در بالتیمور، مریلند، نویسنده‌ اصلی این تحقیق، گفت: «دانستن یک عدد مهم است – یعنی چند کهکشان وجود دارد؟ ما نور دو تریلیون کهکشان را نمی‌بینیم.»

برآورد قبلی مشاهدات بسیار عمیق آسمان توسط تلسکوپ فضایی هابل ناسا برون‌یابی شد. این برآورد از مدل‌های ریاضیاتی استفاده کرد تا برآورد کند که چه تعداد از کهکشان‌ها به حدی کوچک و ضعیف هستند که هابل قادر به رصد آنها نیست. این تیم نتیجه گرفت که ۹۰٪ از کهکشان‌های جهان فراتر از توانایی هابل برای تشخیص در نور مرئی هستند. یافته‌های جدید که به اندازه‌گیری‌های انجام شده توسط ماموریت نیوهورایزنز ناسا تکیه کردند، تعداد بسیار کمتری را نشان می‌دهند که مطابق با داده‌های قدیمی هابل است.

تاد لائر از NOIRLab ناسا، نویسنده اصلی مطالعه، گفت: «همه‌ی کهکشان‌هایی که هابل می‌تواند رصد کند را در نظر بگیرید و این تعداد را دو برابر کنید؛ این همان چیزی است که ما می‌بینیم – نه بیشتر». این نتایج در روز چهارشنبه، ۱۳ ژانویه، در دویست و سی و هفتمین نشست انجمن نجوم آمریکا، که برای شرکت‌کنندگانِ ثبت نام شده آزاد است، ارائه شد. پس‌زمینه‌ی نوری کیهانی که تیم به دنبال اندازه‌گیری آن بود، معادل نور مرئی شناخته‌شده‌ترین ‌تابش مایکروویو کیهانی است.

“پستمن” توضیح داد: «در حالی که پس‌زمینه‌ی مایکروویو کیهانی دربارۀ ۴۵۰ هزار سال اول پس از بیگ بنگ به ما اطلاعات می‌دهد، پس‌زمینه‌ی نوری کیهانی چیزی در مورد مجموع کل ستاره‌هایی که از آن زمان تاکنون تشکیل شده‌اند، به ما اطلاعات می‌دهد. این محدودیت در تعداد کهکشان‌های ایجاد شده و موقعیت آنها در زمان است».

درست است که تلسکوپ هابل قدرتمند است، اما نمی‌توان از آن برای انجام این مشاهدات استفاده کرد. هابل اگرچه در فضا قرار دارد، اما به دور زمین می‌چرخد ​​و هنوز هم دچار آلودگی نوری است. منظومه شمسی داخلی نیز پر از ذرات ریز غبار ناشی از سیارک‌ها و دنباله‌دارهای متلاشی شده، است. نور خورشید آن ذرات را منعکس می‌کند و درخششی به نام نور زودیاک ایجاد می‌کند که حتی توسط ناظران آسمانی روی زمین قابل‌مشاهده است.

برای فرار از نور زودیاک، تیم مجبور شد از رصدخانه‌ای استفاده کند که از منظومه شمسی داخلی فرار کرده است. خوشبختانه، فضاپیمای نیوهورایزنز که نزدیکترین تصاویر از پلوتو و جسم کمربند کویپر به نام آروکات را ارائه داده است، برای انجام این اندازه‌گیری‌ها به میزان کافی فاصله گرفته است. نیوهورایزنز در این فاصله (بیش از ۶ میلیارد کیلومتر دورتر از زمین هنگام انجام این مشاهدات) آسمان محیطی را ۱۰ برابر تاریک‌تر از آسمان قابل‌دسترسی برای هابل تجربه می‌کند.

لائر گفت: «این نوع اندازه‌گیری‌ها بسیار دشوار است. افراد زیادی برای مدت طولانی سعی در انجام این کار داشته‌اند. نیوهورایزنز یک نقطه برتری برای اندازه‌گیری پس‌زمینه‌ی نوری کیهانی در اختیار ما قرار داده است تا بهتر از هر زمانی بتوانیم آن را رصد کنیم».

این تیم تصاویر موجود را از بایگانی نیوهورایزنز مورد تجزیه و تحلیل قرار داد. برای تحریک تابش پس‌زمینه‌ی ضعیف، محققان مجبور به اصلاح تعدادی از عوامل دیگر شدند. مثلأ، نور کهکشانی را که انتظار می‌رفت وجود داشته باشد و به حدی کمرنگ است که دیده نمی‌شود را کسر کردند. چالش‌برانگیزترین تصحیح، از بین بردن نور ستاره‌های کهشکان راه شیری بود که از غبار میان ستاره‌ای و به داخل دوربین منعکس می‌شد.

سیگنال باقیمانده، اگرچه بسیار ضعیف بود، اما هنوز قابل‌اندازه‌گیری بود. “پستمن” آن را با زندگی در یک منطقه‌ی دورافتاده و دور از چراغ‌های شهر مقایسه می‌کند، یعنی در هنگام شب در اتاق خواب خود دراز کشیده‌اید و پرده‌های پنجره‌تان کنار زده شده است. اگر همسایه‌ای با فاصله‌ی یک کیلومتر از جاده، یخچال خود را باز کند تا یک میان‌وعدۀ نیمه‌شب پیدا کند و نور یخچال آنها از دیوارهای اتاق خواب منعکس شود، به همان اندازه‌ی پس‌زمینه‌ای که نیوهورایزنز تشخیص داد، روشن خواهد بود.

بنابراین، منبع این تابشِ باقی‌مانده چه چیزی می‌تواند باشد؟ ممکن است که تعداد زیادی کهکشان کوتوله در جهان نسبتاً نزدیک وجود داشته باشند که قابل‌تشخیص نباشند. یا ممکن است هاله‌های پراکنده‌ی ستاره‌ای که کهکشان‌ها را احاطه کرده‌اند از آنچه انتظار می‌رود درخشان‌تر باشند. ممکن است جمعیتی از ستارگان سرکش و بین کهکشانی در سراسر کیهان پخش شده باشند. شاید جالب‌ترین احتمال این باشد که ممکن است کهکشان‌های کم‌نور و دورتر از آنچه که نظریه‌ها پیشنهاد می‌کنند، وجود داشته باشند.

این بدان معناست که توزیع یکنواخت اندازه‌ی کهکشان‌ها که تا به امروز اندازه‌گیری شده‌، در واقع فراتر از کم‌نورترین سامانه‌هایی که می‌توانیم مشاهده کنیم افزایش می‌یابد – همانطور که در ساحل تعداد سنگ‌ریزه‌ها بیشتر از سنگ‌ها است. تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا احتمالا می‌تواند به حل این معما کمک کند. اگر کهکشان‌های کم‌نور علت این پدیده باشند، بنابراین مشاهدات میدانی فوق‌العاده عمیق باید بتوانند آنها را تشخیص دهد. این مطالعه جهت چاپ در مجله‌ی Astrophysical پذیرفته شده است.

منبع: مجله رادیب