بلازار پنجره ای رو به تاریکی

... و جهان زاده شد: نور و گرما. اگر چه آغاز و پیدایش كیهانی كه امروز آن را بدین سان سرشار از الماسهایی درخشان می بینیم، پر از نور و درخششی كور كننده بود، اما عمر این نورافشانی آسمانی دیری نپایید و به زودی جهان در خاموشی فرو رفت...
هنوز زمان زیادی از تولد این جهان نو زاییده شده، نگذشته بود كه تاریكترین عصر همه تاریخ بر عالم حكم فرما شد. یك میلیون سال بعد از انفجار بزرگ، تمام موادی كه هم اكنون در جهان وجود دارند،چیزی بیشتر از ابرهای سترگ و تیره هیدروژن خنثی نبودند. جهانی كه به سرعت از هم گشوده و منبسط می شد، كم كم سردتر شد و نور اولیه آن، در نخستین شوربای كیهانی، در تاریكی فرو رفت: "عصر تاریكی" شروع شده بود.
هر چند سخن گفتن درباره جهان اولیه بسیار دشوار می نماید و نیز اختلاف نظرها و نظریه ها در مورد آن فراوان است، اما دانشمندان بسیاری با بررسی دقیق نشانه های هر چند كوچك از آن دوران سعی در یافتن رازهای سر به مهر "جهان نوزاد" دارند. در این میان یكی از مبهم ترین مقاطع تاریخ عالم، زمانی ست كه به "عصر تاریكی" معروف شده است. دوره ای در حدود یك میلیارد سال كه هیچ جرمی كه بتواند از خود نور تولید كند، هنوز به وجود نیامده بود: زمانی كه اتمها در حال شكل گیری بودند. و چون نوری از آن دوران در اختیار نداریم، بررسی و قضاوت در موردش بسیار سخت و همراه با گمانه زنی های فراوان خواهد بود. در واقع سلطه تاریكی بر عالم تا هنگام تشكیل نخستین ستاره ها در كهكشانهای اولیه ادامه داشت. بعد از این بود كه امواج فرابنفش ستارگان تازه متولد شده، باعث یونیزه شدن گازهای خنثای میان كهكشانها شد و آنها را به درخشش و روشنایی واداشت.
با این حال هنوز این " دوران گذار" در تاریخ كیهانشناسی نكات مبهم بسیاری دارد: آغاز این دوره چه هنگام بود و عمرش كی به پایان رسید، این تغییرات چطور رخ دادند، ستارگان اولیه در كجا و به چه هنگام شكل گرفتند و چه بر سرشان آمده است؟…
این چنین است كه اگر جرمی در لبه این "گودال تاریك" زندگانی عالم یافته شود، آینه ای تمام نما خواهد بود از دوران پیش از خود، و نشانه ای از ابتدای ماده، چیزی كه امروز به آن اینگونه می نگریم… .
و چنین جرمی یافت شد: كهكشان LALA J۱۴۲۴۴۲.۲۴+۳۵۳۴۰۰.۲ در صورت فلكی عوا. این كهكشان با استفاده از وسیله ای كه به اختصار به آن (Large Area Lyman Alpha) "لالا" می گویند، و توسط اخترفیزیكدانان دانشگاه استنفورد كشف شد.
گروهی از دانشمندان این دانشگاه موفق شدند جرم بسیار بزرگی را در مرز این دوران تاریخی كشف كنند. آنها اَبَرسیاهچاله ای را در مركز این كهكشان ابتدایی یافته اند كه بیش از ۱۰ میلیارد برابر خورشید منظومه شمسی جرم دارد. نور این كهكشان جوان و البته بسیار دور، از زمانی به ما رسیده است كه جهان تنها ۶ درصد عمر كنونی خویش را داشت. هنگامی كه جهان برای نخستین بار، نور ستاره ها و كهكشانها را به خود می دید.
كهكشان یاد شده در طرحی كه آسمان را برای یافتن اجرامی كه خطوط نشری قوی ای در طیف خود دارند، بررسی می كرد، یافت شد. نور ستارگان كهكشانهایی كه طیفی تقریبا یكدست و صاف دارند (مثل طیفی كه از نور لامپهای سفید بدست می آید) نشان دهنده آن است كه آن كهكشانها، محل زایش ستارگان جدیدی هستند كه می توانند درصد قابل توجهی از نور خود را در چند طول موج مشخص ساتع كنند. این طول موجها به صورت خطوط پررنگی در طیف شان مشخص می شود. چنین خطوط نشری ای هنگامی در یك طیف بوجود می آیند كه هیدروژن ( یا چند عنصر دیگر) میان ستاره ای، بر اثر تابش اشعه فرابنفش ستارگان تازه متولد شده در پشت خود، برانگیخته شوند و انرژی مازاد را در طول موجهای خاصی دوباره بتابانند. (لامپهای نئون نیز رنگهای زیبای خود را از طریق فرآیندی مشابه تولید می كنند.)
كار نقشه بردار "لالا" تهیه تصاویری ست از آسمان شب كه تنها در رنگهای خاصی قرار دارند. رنگهایی كه با استفاده از فیلترهایی مخصوص ، كه به محدوده كوچكی از رنگها اجازه عبور می دهد، به دست می آیند.
كهكشانهایی كه محل شكل گیری ستارگان جوان است، در تصاویری كه بدین صورت تهیه می شوند بسیار درخشانتر از عكسهایی هستند كه به صورت معمولی تهیه می شوند.
چون سیر نور در جهانی كه در حال گسترش است باعث تغییر در رنگ اصلی اش می شود، انتخاب رنگ فیلتر، نشان دهنده میزان فاصله جرم با ما هم خواهد بود. علاوه بر این، این رنگهای ویژه را می توان در "پنجره" های خاصی نیز دید: جاهایی از آسمان شب كه به طور خاصی تاریك هستند. این تاریكی باعث می شود كه كهكشانهای كم نور دوردست خیلی راحت تر دیده شوند و نتیجه جستجو بهتر و موثرتر باشد.
طیفی كه با استفاده از تلسكوپ جمینی (دوپیكر) از این جرم تهیه شد خطوط نشری قوی ای از هیدروژن در خود آشكار كرد كه با كمك آن فاصله كهكشان در حدود ۱۲.۸ میلیارد سال نوری به دست آمد. ( انتقال به سرخ یا Z = ۶.۵۳۵ چیزی حدود ۸۵۰ میلیون سال بعد از انفجار بزرگ!دورانی كه كهكشان LALA J۱۴۲۴۴۲.۲۴+۳۵۳۴۰۰.۲ در آن قرار دارد، همزمان است با پایان عصری كه به تاریكی مشهور است. در همین زمانها بود كه اشعه فرابنفش ستارگان تازه متولد شده ، هیدروژنی را كه فضای میان كهكشانی را پر كرده بود، یونیزه می كرد و در این مرحله به تدریج دمای گازی كه تنها ۲۰ درجه بالاتر از صفر مطلق بود (منهای ۲۵۳ سلسیوس) به بیشتر از ۱۰ هزار درجه سلسیوس رسید. فرآیندی كه به "بازیونیده شدن" reionization معروف است.
خطوط نشری ای كه در كهكشان لالا دیده شده است جزو خطوط آلفا- لیمان است و بوسیله هیدروژن خنثی تولید می شود. پیش از بازیونیده شدن، هیدروژن خنثی ای كه در میان كهكشانها وجود داشت همانند "مه" ای تیره عمل می كرد و باعث پراكندگی در خطوط آلفا – لیمان طیف می شد. این مه تاریك در طول موجی كه لالا بر روی آن كار كرد می بایست تاثیر زیادی می گذاشت و تصاویر آن را تار و مبهم می كرد. با این وجود تصویری كه از كهكشان فوق تهیه شده است تصویر بسیار واضحی ست و این نشان می دهد در دوره ای كه ما به این كهكشان نگاه می كنیم، باز یونیده شدن بطور كامل اتفاق افتاده است.
اما این غول كهن، عجایب دیگری نیز دارد.
سیاهچاله ای كه در مركز كهكشان لالا قرار گرفته است، صفحه ای از ستاره ها و گازهای درخشان را به دور خود می چرخاند. ستارگانی كه عاقبتی جز فرو افتادن در این غول سیاه را پیش روی ندارند. این نیروی كشندی شدید و این فرو ریزش مواد بر روی سیاهچاله، انرژی چرخشی گرانشی بسیار قوی ای تولید می كند كه حتی از همجوشی های هستی نیز به مراتب قدرتمند تر است. به واقع این نیروگاههای عظیم گرانشی، توانمندترین سرچشمه های شناخته شده ی انرژی در جهان اند.
در میان سیاهچاله های شناخته شده، این یكی از پرخورترین آنهاست. در واقع سیاهچاله با سرعت بسیار زیادی در حال بلعیدن كهكشان خود است. هر چیزی كه در گلوی این غول فرو می افتد، به نقطه ای می رود كه دیگر هرگز امكان بازگشت از آن را نخواهد داشت: "افق واقعه". جایی كه حتی نور را هم توان گریز از آن نیست. این فرو ریزش عظیم ذرات، باعث تولید انرژی زیادی در سیاهچاله می شود، سیاهچاله برای حفظ وضعیت خود در یك حالت پایدار، ناگزیر است انرژی درونی اش را كاهش دهد. این برون داد انرژی به صورت فورانهایی از ذرات پرشتاب كه از سیاهچاله خارج می گردند، دیده می شوند.
چنین "جت" هایی، به صورت رشته هایی باریك در فضا گسترده می شوند و تنها به صورت اتفاقی ممكن است زمین در راستای یكی از این فورانها باشد و ما بتوانیم آن را ببنیم. در صورت رخ دادن چنین رویدادی، اخترشناسان به این جرم در حال فوران "بلازار" می گویند. جالب است كه بلازارها تقریبا در تمامی سطوح انرژی، حتی پرتوهای پرانرژی گاما، قابل تشخیص اند. در واقع به نظر می رسد كه بلازارهای دور دست، به خصوص، بر آسمان پرتو گاما حكومت می كنند و اجرام دیگر در مقابل شان تلالو چندانی ندارند.هرچند كه تپ اخترها (پل سارها)، ستارهای نوترونی چرخانی كه حتی در نزدیكی خودمان در كهكشان راه شیری نیز یافت می شوند، هم می توانند پرتوهای گاما تولید كنند، اما تا كنون تعداد بسیار كمی از آنها یافت شده اند.
قرار است برای بررسی این منابع پرتو گاما، كه چندان شناخته شده هم نیستند، در سال ۲۰۰۷ كاوشگری به فضا پرتاب شود. این سفینه در ابتدا اقدام به بررسی ۲۰۰ بلازار می كند. اما دانشمندان امیدوارند با كمك این طرح در نهایت ۲ هزار منبع گاما بررسی و شناسایی شود. در این ماموریت از تلسكوپ فضایی پرتوگاما با نام GLAST استفاده خواهد شد تا بر روی منابع تابشی پرانرژی جهان مطالعه كنند. منابعی همچون سیاهچاله های بسیار سنگین، ستاره های نوترونی در حال ادغام و جریانهای بسیار گرم از گاز كه با سرعتهای نزدیك به سرعت نور حركت می كنند.
شكار یك بلازار
در عكسهای معمولی بلازار همانند یك ستاره است. پس چگونه ستاره شناسان آنها را كشف می كنند؟ آنها نخست پرتوهای گاما را با استفاده از "تلسكوپ آزمایشگاه پرتوهای پرانرژی گاما" (EGRET) شناسایی می كنند. این تلسكوپ پیش نمایی از GLAST است كه در دهه ۱۹۷۰ ساخته شده است. بعد، سعی می شود با استفاده از آرایه ای از تلسكوپها به نام "VLBA" از فورانهای بلازار تصویر تهیه كنند. در واقع VLBA یك دوربین عكاسی رادیویی بسیار بزرگ است. این آرایه مركب از ۱۰ آنتن بشقابی ۲۵ متری ست كه در سراسر امریكا از هاوایی تا كرویكس گسترده شده است. این آنتها با كمك كامپیوتر به هم متصل هستند و با تركیب تصاویر آنها با یكدیگر می توان عكسهایی با كیفیت بسیار بالا تهیه كرد. توان این آرایه به اندازه بشقابی به بزرگی تمام قاره امریكا است!
برای یافتن فاصله بلازار تا زمین، آنها از تلسكوپ هوبی ابرلی (HET) استفاده می كنند. یك ابزار نوری كه در ناحیه ای دورافتاده در تگزاس قرار دارد، خطوط طیفی جرم را در نور مریی و نور فرو سرخ تهیه می كند. طیف نمایی، تغییرات عناصر گازی مختلف در یك كهكشان را مشخص می كند. عناصری همچون هیدروژن، نیتروژن، كربن و اكسیژن در سطوح انرژی یا طول موج مشخصی تابش می كنند. تاثیر انبساط عالم بر اجرامی كه از ما دور می شوند، باعث می شود كه این خطوط كمی به سمت سرخ طیف تمایل پیدا كنند. در واقع به این اثر "انتقال به سرخ" می گویند.انتقال به سرخ با سن جرم برابر است. بزرگ بودن این عدد نشان می دهند وقتی كه نور از آنجا به راه افتاده بود، جهان كوچكتر بوده است و این بدان معناست كه به جهان جوانتری نگاه می كنیم.عدد بزرگی كه برای انتقال به سرخ بلازار مورد اشاره بدست آمد بدن معنی ست كه در آن زمان كه بر پشت بامهامان ستاره های چندانی نمی درخشیدند، این بلازار منبع عظیمی از نور و انرژی را در سراسر عالم تابانیده است. البته آن هنگام هنوز خورشید و منظومه شمسی ای در جهان وجود نداشت!

به نقل از سی پی اچ تئوری