نجوایی ناشناخته از کهکشانی نزدیک

اخترشناسان نجوم رادیویی رد امواج رادیویی تازه‌ای را از کهکشان M82 گرفته‌اند که علیرغم تمامی تلاش‌ها، منبع آن هنوز ناشناخته است. شاید این امواج مربوط به نوعی از اختروشهای کوچک در این کهکشان همسایه باشد.

 اتفاق بی‌سابقه‌ای در کیهان و نزدیک به کهکشان راه‌شیری رخ داده است. یک شیء ناشناخته در کهکشان M82 که در همسایگی کهکشان ما قرار دارد، شروع به ارسال امواج رادیویی‌یی کرده است که به هیچ‌کدام از امواجی که پیش از این از کیهان دریافت شده‌اند، شبیه نیست.

به گزارش نیوساینتیست، تام ماکسلو از مرکز اختر‌فیزیک جودرل بنک که یکی از کاشفان این پدیده است، می‌گوید: «ما هنوز چیزی در مورد این امواج و منشاء آنها نمی‌دانیم». او و همکارانش اولین‌بار حدود یک‌سال پیش و در حین دیده‌بانی انفجار ستاره‌ای نامرتبتی در کهکشان M82 با استفاده از شبکه رادیو‌تلسکوپ‌های مرلین در انگلستان با این امواج برخورد کردند. یک لکه نورانی حاصل از گسیل این امواج رادیویی تنها چند‌روز توسط دستگاه‌ها شناسایی و بسیار‌سریع - از دیدگاه نجومی - ناپدید شد. از آن زمان به بعد این امواج ظهور بسیار‌محدودی داشته‌اند و باعث سردرگمی متخصصان اختر‌فیزیک شده‌اند. 

امکان ندارد این امواج از ابرنواخترها ارسال شده باشند: امواج ارسال‌شده از ابرنواخترها طی چند هفته مرتب روشن و روشن‌تر می‌شوند و سپس در حالی برای ماه‌ها ناپدید می‌شوند که طیف تشعشع آنها دائم در حال تغییر است. این در حالی است که روشنایی منبع رادیویی جدید طی یک‌سال گذشته تغییرات بسیار‌اندکی داشته و طیف آن نیز ثابت مانده است.

سریع‌تر از نور؟
هنوز هم به نظر می‌رسد که این امواج با سرعت سرسام‌آوری در حرکت باشند، سرعت حرکت آنها چیزی حدود چهار‌برابر سرعت نور تخمین‌زده‌ شده است. آیا چنین چیزی امکان دارد؟ پیش از این‌هم در مورد سیاه چاله‌ها چنین فرضی وجود داشت، ذرات این سیاه‌چاله‌ها با زاویه‌ای بسته و سرعتی نزدیک به سرعت نور در حرکت بودند و قانون نسبیت باعث می‌شد خطای باصره ایجاد شود.

آیا باز هم این امواج می‌توانند از طرف یک سیاه‌چاله ارسال شده باشند؟ این امواج از مرکز کهکشان M82 ارسال نمی‌شوند و همین این فرض را که جرم ناشناخته، سیاه‌چاله عظیم مرکزی این کهکشان باشد- همانطور که در کهکشان‌های دیگر انتظار داریم- رد می‌کند. اما شاید این جرم بتواند یک «ریز‌اختروش» باشد.

اختروش چیست؟
اختروش در لغت به معنی شبه‌ستاره است. اخترشناسان در آغاز قرن بیستم، اجرام بسیار پرنوری را در آسمان کشف کردند که در ظاهر شبیه به ستارگان کهکشان خودمان، راه‌شیری بودند؛ اما وقتی توانستند طیف آنها را بدست آورند، متوجه شدند این اجرام با سرعت بسیار بسیار زیادی از ما دور می‌شوند و درنتیجه، فاصله آنها از مرتبه چند میلیارد سال نوری است.

امروز، می‌دانیم که اختروش‌ها درواقع هسته‌های فعال کهکشان‌های دوردست هستند که یک ابرسیاهچاله در مرکز آنها واقع است. گرانش عظیم این ابرسیاهچاله که حداقل چند میلیون برابر خورشیدی سنگینی دارد، توده‌ای عظیم از مواد میان ستاره‌ای را در اطراف خود به گردش درمی‌آورد؛ به طوری‌که دمای آن‌ها به میلیون‌ها درجه می‌رسد و موجب می‌شود که پرتوهایی بسیار پرانرژی از خود منتشر کنند. بخشی از این پرتوها نیز به صورت دو جت از قطبین قرصی که مواد در آن گردش می‌کنند، به بیرون فوران میکند. اگر در امتداد یا نزدیک به امتداد این جت قرار داشته باشید، درخشندگی آن به قدری زیاد است که تمام کهکشان و اجرام درون آن را محو می‌کند و حتی از فاصله چند میلیارد سال نوری، شبیه به ستارگان کهکشان به نظر می‌رسند.

اما «ریزاختروش»ها زمانی به وجود می‌آیند که ستاره بسیار‌عظیمی از هم بپاشد و از انفجار آن سیاه‌چاله‌ای 10 تا 20 مرتبه بزرگ‌تر از خورشید به جا بماند و پس از آن شروع به بلعیدن غبار و گاز از اطراف ستاره همدم باقی‌مانده کند. ماکسلو می‌گوید: «ریزاختروش‌ها هم از خود امواج رادیویی ساطع می‌کنند، اما پرتوهای ارسال‌شده از هیچ یک از ریز‌اختروش‌های کهکشان راه‌شیری تاکنون به اندازه این منبع جدید نورانی نبوده‌اند. آنها علاوه بر این حجم عظیمی از پرتوهای ایکس را تولید می‌کنند که به نظر می‌رسد این جرم امکان تولید و ارسال پرتوی ایکس را ندارد. احتمالا فرض ریزاختروش بودن این جرم هم نادرست است».

هنوز هم محتمل‌ترین حدس اخترشناسان در مورد منبع این امواج رادیویی جرمی متراکم مانند یک سیاه‌چاله است که از تلفیق مواد دربرگیرنده‌اش تشکیل‌شده، شاید هم سیاه‌چاله‌ای است که در محیط دور از انتظار به وجود آمده است. شاید این پدیده بتواند گاهی در کهکشان ما هم رخ بدهد، اما احتمال آن در M82 که یک کهکشان «فوق‌ستاره‌ساز» است، به مراتب بیشتر است. چرا که بنا به ماهیت این کهکشان سرعت ایجاد و از میان‌رفتن ستارگان عظیم در آن بسیار‌بیشتر از کهکشان راه‌شیری است و در نتیجه سیاه‌چاله‌های بیشتری هم خلق خواهند شد.

عدسی‌های گرانشی

یک عدسی گرانشی زمانی شکل می‌گیرد که نور یک منبع دور دست و درخشان مثل کوازار در اطراف یک شی پر جرم مانند یک خوشه کهکشانی خمیده می‌شود. این پروسه که عدسی گرانشی شدن نامیده می‌شود یکی از پیش بینی‌های نسبیت عام انیشتین است.

تعریف :

جاذبه یک شی پر جرم مثل خوشه کهکشانی یا سیاه چاله باعث پیچش فضا-زمان و خمیدگی تمام اجزا داخل آن شامل مسیرهای طی شده به وسیله نور از روی یک منبع پس زمینه درخشان می‌شود.

این عدسی‌ها گرانشی همانند درهای شیشه‌ای هستند.اگر این درها بسیار تمیز باشند و بازتابی در آنها دیده نشود، نمی فهمیم دری در آنجا وجود دارد و فقط می‌توانیم از تاثیری که روی نور دارند به وجود آنها پی ببریم. یعنی چشم ما درک می‌کند که نور در خارج دچار خمیدگی شده است و متوجه می‌شویم چیزی آن را خمیده کرده است.

این مطلب هم مدت زمانی را که طول می‌کشد نور به ناظر برسد، تغییر می‌دهد و هم می‌تواند باعث بزرگ شدن و تحریف منبع پس زمینه شود.

بر خلاف یک عدسی نوری، حداکثر خمیدگی در نزدیک ترین فاصله و حداقل خمیدگی در دورترین فاصله از مرکز یک عدسی گرانشی اتفاق می‌افتد. در نتیجه یک عدسی گرانشی یک نقطه کانونی منفرد ندارد بلکه یک خط کانونی دارد. اگر منبع(نور)، شی پر جرم تولید کننده عدسی و ناظر در یک خط مستقیم قرار گیرند منبع اصلی نور به صورت حلقه‌ای در اطراف شی پر جرم تولید کننده عدسی ظاهر خواهد شد.

این پدیده اولین بار در سال 1924 توسط " اورست چالسون" مورد توجه قرار گرفت و توسط آلبرت انیشتین در 1936 به صورت کمی بیان شد. از آنجایی که چاسون هیچ وقت خود را درگیر بررسی شعاع و تحولات این حلقه نکرد، حلقه را به نام  "حلقه انیشتین" لقب دادند.

معمولا، اگر عدسی کمی از محل مناسب منحرف شود منبع به نیم کمان‌هایی شباهت پیدا می‌کند که در اطراف عدسی پراکنده شده اند. ناظر ممکن است از یک منبع چندین تصویر را مشاهده کند، که تعداد و شکل این‌ها به ارتباط بین موقعیت منبع، عدسی، ناظر و شکل شی مولد عدسی گرانشی بستگی دارد.

3 گروه برای عدسی‌های جاذبه ای در نظر گرفته می شود:

1)عدسی قوی: مکانی که می توان تغییراتی همچون پیدایش حلقه‌های  اینیشتین، کمان‌ها و تصاویر چندگانه را مشاهده کرد.

2)عدسی ضعیف: مکانی که تغییرات منبع پس زمینه خیلی کوچکترند و فقط می توان با بررسی تعداد زیادی از منابع به این تغییر چند درصدی پی برد. تحقیقات در این زمینه به ماده تاریک و انرژی تاریک ختم می شود.

در خوشه ی" آبل2218 "،خوشه‌های کهکشانی بزرگ به صورت دایره وار به دور مرکز خوشه  جمع شده اند.

با اندازه گیری مقدار انحراف نور در این گونه کهکشانی آبی رنگ در دوردست،می توانیم تعیین کنیم که در این خوشه ماده ی سیاه واقعا" وجود دارد. حتی می توانیم مقدار ماده ی سیاه موجود در ان را بدست آوریم. نزدیک 400 تریلیون برابر خورشید در این خوشه مادهی سیاه وجود دارد.

3)عدسی میکرویی: جایی که هیچ تغییری در شکل قابل رویت نیست.اما مقدار نور دریافتی از یک شیء پس زمینه در طول زمان تغییر می کند. در وضعیت معمولی اجرام عدسی مانند می توانند ستاره‌های کهکشان راه شیری باشند و پس زمینه ستارگانی در کهکشان‌های دوردست باشند و یا حتی در وضعیتی دیگر کوازار‌های خیلی دورتر منبع پس زمینه باشند.

 مطالعه ی منابع پس زمینه:

 لنزهای گرانشی می توانند بعنوان تلسکوپ‌های گرانشی بکار روند،چون ان‌ها نور اشیاء پشت خود را متمرکز می کنند و سبب می شوند اشیائ خیلی کم نور، روشن و بزرگ تر به نظر آیند و در نتیجه مطالعه برروی آن‌ها ساده تر است. 

جستجو برای لنزهای گرانشی:

بیشتر عدسی‌های گرانشی در گذشته به صورت تصادفی کشف شده اند.امروزه منجمان از دوربین‌های الکترونیکی مخصوص بر روی تلسکوپ‌های بزرگ خود استفاده می کنند تا بتوانند با دقت بسیار بالایی مقدار خمیدگی نور درپشت اشیای پرجرم را پیدا کنند.با تجزیه و تحلیل بر روی مقدار خمیدگی نور می توان جرم ماده ای که این خمیدگی را بوجود اورده است تعیین کرد.

جستجو برای لنزهای جاذبه ای در نیم کره شمالی در فرکانس‌های رادیویی با استفاده از(آرایه ی خیلی بزرگ)  در نیو مکزیکو انجام شد که منجربه کشف 22 سیستم لنزهای جدید گردید و این زمینه ی بسیار وسیعی را برای جستجوی پارامترهای کیهانی گشود. 

ترجمه: دینا صدیق‌زاده