بیش از ۱۳ میلیارد سال پیش، دو جرم بسیار درخشان از دل کهکشان‌هایی که تازه در حال شکل‌گیری بودند، درخشیدند. نور آن‌ها، زمانی که کیهان تنها ۶۷۰ میلیون سال قدمت داشت تولید شده و اکنون به تلسکوپ فضایی اقلیدس آژانس فضایی اروپا رسیده است.
این دو جرم، اختروش (Quasar یا کوازار) هستند؛ هسته‌های کهکشانی فوق‌العاده درخشانی که انرژی آن‌ها توسط سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در حال بلعیدن ماده اطراف تأمین می‌شود. زمانی که کیهان تنها ۵ درصد از سن فعلی خود را داشت، هر یک از آن‌ها با قدرتی معادل حدود یک تریلیون خورشید می‌درخشیدند. این اجرام، قدیمی‌ترین اختروش‌های رصدشده تا به امروز هستند و به گروهی شامل ۳۱ اختروش باستانی تعلق دارند که اخیراً توسط اقلیدس شناسایی شده‌اند.
یک اختروش در طول دوره نسبتاً کوتاهی از تکامل یک کهکشان ظاهر می‌شود. گاز و سایر مواد به سمت سیاه‌چاله کلان‌جرم در مرکز کهکشان مارپیچ می‌شوند و یک دیسک داغ و با حرکت سریع را تشکیل می‌دهند که مقادیر عظیمی از انرژی را آزاد می‌کند. درخشش حاصل از این فرآیند می‌تواند صدها یا هزاران برابر درخشان‌تر از مجموع تمام ستارگان آن کهکشان باشد.
ستاره‌شناسان دهه‌هاست که به دنبال نخستین اختروش‌ها هستند، زیرا آن‌ها شواهدی را از یک دوره تکوینی در تاریخ کیهانی حفظ کرده‌اند. یافتن آن‌ها می‌تواند به توضیح این موضوع کمک کند که چگونه کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم توانسته‌اند به این سرعت پس از آغاز جهان، تا این حد بزرگ شوند.
این جستجو دشوار است زیرا این اجرام اولیه نادر هستند. تعداد کمی از کهکشان‌ها وقت کافی برای رشد سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر را داشته‌اند، و نوری که به زمین می‌رسد، پس از طی مسافتی بیش از ۱۳ میلیارد سال نوری، بسیار ضعیف است. همچنین ظاهر آن‌ها می‌تواند شبیه به ستارگان بسیار نزدیک‌تر باشد، که این امر باعث می‌شود اختروش‌های باستانی به راحتی از قلم بیفتند.
اقلیدس سرشماری اختروش‌ها را گسترش می‌دهد
تلسکوپ اقلیدس در سال ۲۰۲۳ با توانایی بررسی مناطق وسیعی از آسمان و در عین حال ردیابی نور ضعیف فروسرخ پرتاب شد. این ترکیب به آن اجازه داد تا دوره‌ای از تاریخ کیهانی را که پیمایش‌های قبلی تنها به صورت تکه‌تکه توانسته بودند کاوش کنند، به طور کارآمد جستجو کند.
این تلسکوپ اکنون ۳۱ اختروش ناشناخته از کیهان اولیه را شناسایی کرده است. این نمونه به زمانی بازمی‌گردد که کیهان تنها ۵ درصد از طول عمر فعلی خود را سپری کرده بود.
دامینگ یانگ (Daming Yang) از دانشگاه لیدن در هلند و نویسنده اصلی مقاله این کشف، می‌گوید:
این اختروش‌های اولیه به دوران کودکی کیهان بازمی‌گردند. با یافتن و مطالعه آن‌ها، می‌توانیم بهتر درک کنیم که این سیستم‌های غول‌پیکر چگونه به این سرعت شکل گرفته و رشد کرده‌اند—که یکی از بزرگ‌ترین رازهای اخترفیزیک است.
جستجوهای قبلی بیشتر، درخشان‌ترین و نادرترین اختروش‌ها را ردیابی می‌کردند، زیرا تشخیص آن‌ها در فواصل بسیار دور ساده‌تر بود. این امر ستاره‌شناسان را با تعداد بسیار کمی نمونه مواجه می‌کرد تا بتوانند تعیین کنند جمعیت گسترده‌تر این اجرام چه شکلی داشته است.
اقلیدس این تحیق را با ردیابی اجرام کم‌نورتر در مناطق بسیار بزرگ‌تری از آسمان تغییر می‌دهد. به جای مطالعه تنها اختروش‌های استثنایی، ستاره‌شناسان می‌توانند بررسی یک گروه نماینده‌تر را آغاز کنند و بپرسند این سیستم‌ها در مراحل اولیه کیهان چقدر رایج بوده‌اند.
دامینگ می‌افزاید:
اقلیدس یک تغییردهنده واقعی بازی است. پیش از این، ما تنها می‌توانستیم مشتی از درخشان‌ترین اختروش‌های باستانی را پیدا کنیم، اما اقلیدس به ما اجازه می‌دهد تا بسیار کارآمدتر در پهنه وسیعی از آسمان جستجو کنیم تا نورهای بسیار ضعیف‌تر را ثبت کنیم. این یک ابزار بی‌نظیر برای شکار اختروش‌ها است.
دو اختروش رکوردهای جدیدی ثبت کردند
در میان این کشفیات، ۱۲ اختروش با ردشیفت (انتقال به سرخ) ۷ یا بالاتر وجود دارند. ردشیفت توصیف می‌کند که چگونه انبساط کیهان، نور را به سمت طول‌موج‌های بلندتر و سرخ‌تر می‌کشد. هرچه ردشیفت بزرگ‌تر باشد، ستاره‌شناسان در زمان به دورتر نگاه می‌کنند. مقدار ۷ یا بالاتر مربوط به ۷۷۰ میلیون سال نخست کیهان است.
قدیمی‌ترین اجرام این گروه EUCL J172902.75+641018.1 و EUCL J125308.55+705432.3 هستند. ردشیفت آن‌ها به ترتیب ۷.۷۷ و ۷.۶۹ است که آن‌ها را به قدیمی‌ترین اختروش‌های شناخته‌شده فعلی تبدیل می‌کند. هر دو در فاصله‌ای کمی بیش از ۱۳ میلیارد سال نوری قرار دارند و در ۶۷۰ میلیون سال نخست تاریخ کیهانی در حال درخشش بوده‌اند.
آنتونیو لا مارکا (Antonio La Marca)، پژوهشگر ESA در تیم اقلیدس می‌گوید:
این کشف، تعداد اختروش‌های بسیار باستانی شناخته‌شده توسط ما را بیش از دو برابر می‌کند.
ستاره‌شناسان به بیش از یک دهه زمان نیاز داشتند تا حدود ۱۰ اختروش اول با ردشیفت ۷ یا بالاتر را پیدا کنند. اقلیدس تنها در طول یک سال از مشاهدات خود از این مجموع فراتر رفت.
آنتونیو می‌افزاید:
تیم اقلیدس برای اولین بار یک ‘سرشماری’ واقعی از اختروش‌ها در سپیده‌دم کیهان انجام داده است. این گامی بزرگ به سمت درک این اجرام شگفت‌انگیز در سطحی بنیادی‌تر است.
اختروش‌ها سپیده‌دم کیهانی را روشن می‌کنند
سیلویا بلادیتا (Silvia Belladitta) و همکارانش اخیراً دومین اختروش قدیمی را با جزئیات بیشتری بررسی کردند. مشاهدات آن‌ها، این اختروش را در داخل کهکشانی سرشار از گاز و غبار قرار داد که در آن ستارگان با سرعتی شدید در حال شکل‌گیری بودند.
این محیط سرنخی از نحوه رشد هم‌زمان یک سیاه‌چاله کلان‌جرم اولیه و کهکشان میزبان آن ارائه می‌دهد. سیاه‌چاله برای تامین انرژی اختروش به مقدار زیادی ماده نیاز داشت، در حالی که کهکشان اطراف آن به طور هم‌زمان در حال تبدیل گاز به ستارگان جدید بود.
این اجرام در عصر دوباره‌یونیزه‌شدن (Epoch of Reionization) ظاهراً شدند؛ یک دوره انتقالی بزرگ در تاریخ کیهانی. پیش از این دوره، کیهان از «عصر تاریکی» عبور کرده بود، زمانی که بخش زیادی از هیدروژن آن به صورت گاز سرد و خنثی وجود داشت. نور پرانرژی حاصل از ستارگان اولیه، کهکشان‌ها و اختروش‌ها در نهایت آن گاز را یونیده کرد، به این معنی که الکترون‌ها را از اتم‌ها جدا ساخت. این تغییر به ایجاد کیهان شفاف و ساختاریافته‌ای که امروز مشاهده می‌شود کمک کرد.
والریا پتورینو (Valeria Pettorino)، دانشمند پروژه اقلیدس در ESA می‌گوید:
اختروش‌های باستانی کشفیات نادری هستند. آن‌ها به خودی خود جالب هستند، اما همچنین ماشین‌های زمانی هستند که ما را قادر می‌سازند کیهان اولیه را کاوش کنیم و درک کنیم نسل اول کهکشان‌ها چگونه به وجود آمدند.
یک پیمایش گسترده‌تر در پیش است
قابلیت‌های اقلیدس بی‌نظیر است. این تلسکوپ مساحت بزرگ، عمق، تصویربرداری شفاف و دید فروسرخ فضایی منحصر‌به‌فردی را به گونه‌ای ترکیب می‌کند که به ما اجازه می‌دهد اجرام نادر و بسیار دور را بسیار کارآمدتر از قبل جدا و شناسایی کنیم.
و این فقط تلسکوپ نیست: پردازش داده‌ها تنها به لطف هزاران دانشمند و مهندس کنسرتسیوم اقلیدس امکان‌پذیر است که با هم کار می‌کنند تا کشفیات علمی را ارائه دهند و مجموعه‌داده‌های عظیم را برای شناسایی اختروش‌های نادر و دوردست که می‌توانیم با استفاده از تلسکوپ‌های روی زمین بیشتر مطالعه کنیم، غربال کنند.»
این ۳۱ اختروش از “پیمایش پهناور اقلیدس” (Euclid Wide Survey) به دست آمده‌اند که در نهایت بیش از یک‌سوم آسمان را بررسی خواهد کرد. همانطور که اقلیدس از میلیاردها کهکشان نقشه‌برداری می‌کند، انتظار می‌رود اختروش‌های بیشتری را در کنار شواهدی درباره ترکیب، تاریخ، تکامل و ساختار مقیاس‌بزرگ کیهان تاریک آشکار سازد.
خلاصه کپشن تصویرها
کپشن تصویر ۱: تصویری ترکیبی از ۱۵ اختروش از ۳۱ اختروش کشف‌شده توسط اقلیدس، همراه با نام و ردشیفت آن‌ها، از جمله دو اختروش قدیمی با قدمت ۶۷۰ میلیون سالگی کیهان.
کپشن تصویر ۲: نقشه‌ای گرافیکی از موقعیت ۳۱ اختروش کشف‌شده توسط اقلیدس و منطقه پیمایش آن در پس‌زمینه نقشه کامل آسمان پلانک.
منبع: Scitechdaily
