گاهی به (نقطهای از) آسمان نگاه کن
<p>احسان سنایی - مربعی به اضلاع یک میلیمتر را با دست کشیده در برابر چشمان‌تان بگیرید. در این بریده‌ ریز و تاریک از آسمان شب، انتظار وجود چه چیزهایی می‌رود؟ نه‌اینکه چه چیزهایی را تاکنون دیده‌ایم، بلکه چه چیزهایی را می‌شود دید. مکان‌ و سمت و سویش آنقدرها اهمیتی ندارد که مثلاً بر پهنه‌ پرستاره‌ راه کهکشان‌ باشد، یا تاریکی محض نقطه‌ای معمولی که حتی توجه زبده‌ترین اخترشناسان جهان را هم به خودش معطوف نکرده است.</p> <!--break--> <p> </p> <p>مهم این‌ها نیست؛ مهم اصرار کسی کنجکاو، به پیدا کردن پاسخی قانع‌کننده‌ برای این پرسش است. مهم این است که چارچوبی چنین کوچک از وسعت سراسر سیاه آسمان، آبستن چیزی شبیه همان پرسشی‌ست که انسان نخستین را هم از تیره‌نای امن غارها به بیرون کشاند. مهم این است که بدانیم در قاب مربعی یک‌میلیمتری که به‌اندازه‌ درازای دستی کشیده در برابر چشم‌مان واقع شده، چه چیزی در آسمان شب می‌شود دید؟</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">پاسخ سرسام‌آور این سؤال ساده را حدود هفت سال است که می‌دانیم؛ آن‌هم به‌همت دانشمندی که اراده‌ مصمم‌اش، امکان تهیه یک تصویر پرده‌برانداز از این معمای قدیمی را فراهم کرد، یعنی سکان‌دار اسبق تلسکوپ فضایی هابل، پروفسور استیون بکویث (<span dir="LTR">Steven Beckwith</span>). حالا حدود هشت سال از آن روزها می‌گذرد و تلسکوپ هابل، که در این مدتْ ارتقا هم یافته، هر از چند گاه، همان نقطه معمولی از آسمان را جایی در صورت فلکی کوره، به‌دقت دید می‌زند. انگار این کار، عادت متولیان علمی این تلسکوپ شده است؛ به‌طوریکه همین چند روز پیش، ناسا دومین نسخه به‌روزشده‌ این تصویر را هم منتشر کرد. تک‌عکسی که بالغ بر پانزده‌هزار و پانصد کهکشان از سنین مختلف هستی را در محدوده‌ای به قطر تنها پنج‌صدم درجه، شامل می‌شود.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL"><img alt="" src="http://zamanehdev.redbee.nl/u/wp-content/uploads/xdf-1.jpg" style="width: 480px; height: 343px; " /></p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">بگذارید اصلاً قصه عکس «فراژرف» هابل (<span dir="LTR">HUDF</span>) را – که نسخه اخیر آن، به عکس «فوق‌العاده ژرف» (<span dir="LTR">XDF</span>) معروف شده و چیزی در حدود دو هزار کهکشان را به عکس اولْ افزوده – در خلال گفت‌وگوی مختصری که با مدیر گروه عکاسی آن داشته‌ام، پی بگیریم.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">استیون بکویث، مدرک کارشناسی و دکتری مهندسی فیزیک‌ را به‌ترتیب از دانشگاه‌های کرنل و انیستیتو فناوری کالیفرنیا (<span dir="LTR">Caltech</span>) اخد کرده است. یازده سال در سمت استادیار و از سال ۱۹۸۹ تا ۱۹۹۲، به‌عنوان استاد اخترشناسی دانشگاه کرنل به کار تدریس اشتغال داشت. از سال ۱۹۹۱، به‌مدت هشت سال عهده‌دار مدیریت، و سپس مدیریت اجرایی دپارتمان اخترشناسی انیستیتو ماکس پلانک آلمان شد و ضمناً به تدریس در دانشگاه هایدلبرگ آلمان هم پرداخت. او در سال ۱۹۹۸، به مؤسسه‌ علمی تلسکوپ فضایی (<span dir="LTR">STScI</span>) در شهر بالتیمور ایالت مریلند آمریکا―که به‌نوعی، مقر فرماندهی تلسکوپ فضایی هابل محسوب می‌‌شود― نقل مکان کرد و تا سال ۲۰۰۵، در سمت مدیریت این مؤسسه در کنار چهارصد و پنجاه اخترشناس دیگر، عهده‌دار هدایت و تصمیم‌گیری رصدهای این تلسکوپ منحصربفرد فضایی شد. او در این کسوتْ همچنین حق استفاده‌ بلاشرط‌ از سالیانه صد و پنجاه ساعت از وقت گرانبهای هابل را، به‌منظور پیشبرد پژوهش‌های مدنظرش در اختیار داشت؛ حقی که نهایتاً از دل آن، امکان خلق تصویر معروف فراژرف فراهم شد.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">پس از هفت‌ سال مدیریت <span dir="LTR">STScI</span>، بکویث هم‌اینک در کرسی اخترشناسی دانشگاه جان‌هاپکینز مشغول به تدریس است و تحت عنوان دانشمند ممتاز، از اعضای <span dir="LTR">STScI</span> محسوب می‌شود.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL"><strong>داستان یک عکس</strong></p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">عکاسان نجومی، هنرمندان صبوری‌اند. گاهی ساعت‌ها منتظر می‌مانند تا نور ستاره‌ها و کهکشان‌ها و سحابی‌های کم‌سو، روی حسگر دوربین‌شان بنشیند و نهایتاً عکسی با جزئیات خیره‌کننده، که تا پیش‌ترْ انگاری پرده‌‌‌‌ سیاه و ضخیمی اجازه‌ تماشای‌شان را نمی‌داده، به دست آورند. از آنجا که سرعت نور، هر‌چه ‌قدر هم که زیاد است، اما محدود به‌شمار می‌رود و ضمناً از آنجاکه اجرام آسمانی در فواصل بسیار دوری از ما واقع شده‌اند، عکس‌هایی که از آسمان تهیه می‌شود، حکایت‌گر تعابیر جالبی از مفهوم «زمان» نیز‌ هستند.</p> <p dir="RTL"> </p> <blockquote> <p dir="RTL"><img alt="" src="http://zamanehdev.redbee.nl/u/wp-content/uploads/xdf-2.jpg" style="width: 180px; height: 245px; " /></p> <p dir="RTL">پروفسور استیون بکویث (Steven Beckwith)، سکان‌دار اسبق تلسکوپ فضایی هابل و ایده‌پرداز تصویر فراژرف (HUDF)</p> </blockquote> <p dir="RTL">محدودیت سرعت نور، ما زمینیان را چنان در پهنه‌ گیتی منزوی کرده که اجرام پراکنده در اطراف‌مان را دیگر به شکل زنده و مستقیم، تماشا نمی‌کنیم. حتی نزدیک‌ترین ستاره به ما هم آنقدر دور است که نورش حدود چهار سال و صد روز در راه است و به‌ همین‌ واسطه، تصویری که امروز از آن می‌بینیم، از وضعیت چهار سال پیش این ستاره حکایت دارد. یعنی اگر فرضاً این ستاره هم‌اینک از میان برود، تا چهار سال دیگر این موضوع را متوجه نمی‌شویم. به‌عبارت دیگر، این ستاره حدودا ۴ «سال نوری» با ما فاصله دارد. از این‌رو سال نوری، صرفاً مقیاسی برای بیان فاصله نیست، بلکه شاخصه‌ خوبی برای سفر به گذشته هم محسوب می‌شود. در عکس‌های نجومی، یک بُعد فضا گویی با بُعد زمان انطباق یافته و ستاره‌شناسان، صرفاً از طریق تماشای اجرام دوردست کیهانی، می‌توانند به تاریخچه کیهان هم سرک بکشند؛ به‌طوریکه هرچه به اجرام دورتری بنگریم، مرزهای زمان را هم عقب‌تر می‌بریم.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">این مسأله نیز از طرفی بدیهی‌ست که هرچه یک جرم کیهانی دورتر باشد، از دید ما کم‌نورتر دیده می‌شود و دیدن آن هم طبیعتاً دشوارتر است. دورترین جرمی که یک انسان معمولی با چشم غیرمسلح‌ می‌تواند ببیند، نزدیک‌ترین کهکشان همسایه ما، یعنی کهکشان «آندرومدا»ست که نورش حدود ۲.۵ میلیون سال در راه بوده. یعنی اگر شما به آندرومدا بنگرید، وضعیت آن را وقتی ‌که هنوز هیچ انسانی روی زمین وجود نداشته، می‌بینید!</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">اما بعضی از تلسکوپ‌های آماتوری هم هستند که تا حداکثر ۲.۵ میلیارد سال نوری آن‌طرف‌تر را می‌بینند. برآوردهای کیهان‌شناسان از سن جهان، معادل ۱۳.۷ میلیارد سال است و این یعنی‌ دورترین جرمی که می‌شود دید، از ۱۳.۷ میلیارد سال نوری آن‌سوتر نخواهد بود. اما چگونه می‌توان مرزهای زمان را تا لحظه تولد جهان، به عقب راند؟</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">اگر فکر می‌کنید که باید دست‌به‌کار ساخت تلسکوپی با بیشترین بزرگنمایی ممکن شد، اشتباه می‌کنید. در واقع همین الآن هم انبوهی از پرتوهای وابسته به سنین نوباوگی کیهان، بدون نیاز به حتی ساده‌ترین لنز و تلسکوپ به چشم‌تان می‌خورند. اما مسأله‌ی اصلی، در گردآوری مقادیر کافی از این دسته پرتوهای کهنه و بی‌رمق است تا در نهایت کفاف تولید عکسی درخور دیدن را بدهد. این کار، مستلزم تمرکز حسگرهای عکاسی، به‌مدتی طولانی (و هرچه طولانی‌تر بهتر)، بر نقطه‌ای کاملاً تاریک از آسمان شب است. تاریک از این‌ بابت که ستاره‌های نسبتاً درخشان پراکنده در کادر عکس، اجرام دوردستی که درصدد ثبت‌شان برآمده‌ایم را تحت‌الشعاع درخشش خود قرار ندهند. این، درست همان‌ کاری‌ست که تلسکوپ فضایی هابل، اولین بار در دسامبر ۱۹۹۵ انجام داد و ستاره‌شناسان آن زمان را انگشت‌به‌دهان گذاشت. تصاویر اینچنینی را از آن به بعد، «تصویر ژرف» (<span dir="LTR">Deep Field</span>) نامیدند. بکویث، در تعریف یک تصویر ژرف می‌گوید:</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL"> </p> <blockquote> <p dir="RTL"><img alt="" src="http://zamanehdev.redbee.nl/u/wp-content/uploads/xdf-3.jpg" style="width: 180px; height: 204px; " /></p> <p dir="RTL">مقایسه ابعاد تصویر «فوق‌العاده ژرف» (XDF) با قرص ماه کامل</p> </blockquote> <p dir="RTL">"تصویر ژرف، تصویری با نوردهی بالاست. می‌دانیم که نوردهی‌های بالا، اجرام و کهکشان‌هایی را نمایان ساخته که در فواصل فوق‌العاده دوری از ما واقع شده‌اند و از این بابت، اصطلاح «ژرف» در توصیف‌شان به‌کار می‌رود. در تصاویر ژرف امروزی‌، تنها راه رصد کردن اجرام دورتر، تلفیق نوردهی‌ها با گستره‌ کم‌انرژی‌تر طیف (یعنی نور فروسرخ) است".</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">دلیل این تلفیق طول‌موج‌ها را باید در پدیده‌ای موسوم به «اثر دوپلر» (<span dir="LTR">Doppler Effect</span>) جست. قطاری را تصور کنید که سوت‌زنان به شما نزدیک، و سپس دور می‌شود. الگوی آشنای تغییر صدای سوت یک قطار متحرک، که به‌علت تراکم امواج صوتی در جبهه‌ حرکت قطار و در نتیجه افزایش فرکانس صدای خروجی از آن، رخ می‌دهد، به اثر دوپلر معروف است. اما نسخه نوری اثر دوپلر، که باعث تغییر «رنگ» یک منبع نورانی متحرّک می‌‌شود، آنقدرها برای‌مان آشنایی ندارد؛ چراکه وقوع چنین رخدادی مستلزم سرعتی فراتر از تصورات زمینی ماست.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">اما در سال ۱۹۲۱، اخترشناس آمریکایی، ادوین هابل (<span dir="LTR">Edwin Hubble</span>) متوجه شد فضایی که جهان‌مان در آن واقع شده، در حال انبساط است. در جهان‌بینی نوینی که بعد از این کشف برجسته بر ذهن کیهان‌شناسان سایه انداخت، ما زمینیان، مثل مورچه‌ای هستیم که در خلل و فرج یک کیک در حال پف کردن، به اطراف‌مان می‌نگریم. کیک از همه‌‌‌سو پف می‌کند و نمی‌توان مرکزیت خاصی را برای چنین انبساطی قائل شد. هرچه قسمت‌های نزدیک‌تر به لبه‌ی کیک را مشاهده‌ می‌کنیم، سرعت فرارشان از دید ما بیشتر و بیشتر می‌شود<span dir="LTR">.</span> حال‌آنکه اگر مورچه‌ دیگری هم در آن نقطه جاخوش کرده باشد، از دید خودش ساکن است و ما را متحرک فرض می‌کند. پدیده‌ انبساط فضا باعث می‌شود اجرام دوردست کیهانی، مثل قطاری که با یک صدای بم از ما دور می‌شود، «قرمز»تر از آن‌ چیزی که هستند، دیده شوند. البته با این تفاوت که جابجایی قطار، تراکم امواج «صوتی» را بر هم می‌زند؛ حال‌آنکه کهکشان‌های دور همین تجربه را در خصوص امواج «نوری» به نمایش می‌گذارند. این پدیده، در اصطلاح کیهان‌شناسی، به «انتقال به سرخ» (<span dir="LTR">Redshift</span>) معروف است.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">پس نشانه‌های کهکشان دوردستی که قبلاً در نور مرئی قابل رؤیت بوده را امروزه باید در بخش قرمزتر طیف و حتی مادون قرمز آن جست. بکویث در ادامه می‌افزاید: "تصویر فراژرف، قدم از «تصویر ژرف» هابل فراتر گذاشت؛ چراکه [هابل، بعد از مرمت‌اش] مجهز به دوربین حساس‌‌تری به طول‌ موج‌های بلند و لذا اجرام دورتر بود. مدت‌زمان نوردهی‌اش هم افزایش یافته بود و با این حساب [در تصویر فراژرف]، فواصل دورتر و عصر کهن‌تری در مقایسه با تصویر ژرف را به نظاره نشستیم".</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">تصویر ژرف هابل، اقلاً ۲۵۰۰ کهکشان را تا فاصله حداکثر ۱۳ میلیارد سال نوری، شامل می‌شد. هابل، این تعداد کهکشان را تنها در مساحتی از آسمان، به‌اندازه‌ یک سکه که در فاصله‌ بیست‌ودو متری‌مان واقع شده باشد، شکار کرد؛ مدت‌زمان نوردهی‌اش، روی‌هم‌رفته ۱۴۰ ساعت بود که طی ۳۴۲ عکس مجزا، در یک بازه ‌ده‌روزه، انجام گرفت. اما هشت سال بعد، هابل با کمک دوربین جدید و تازه‌نفسی موسوم به <span dir="LTR">ACS</span> (مخفف «دوربین پیشرفته‌ نقشه‌برداری»)؛ که در جریان چهارمین مأموریت تعمیرش در مارس ۲۰۰۲ بر آن مستقر شده بود؛ «تصویر فراژرف» (<span dir="LTR">HUDF</span>) را تهیه کرد.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL"> </p> <blockquote> <p dir="RTL"><img alt="" src="http://zamanehdev.redbee.nl/u/wp-content/uploads/xdf-4.jpg" style="width: 180px; height: 225px; " /></p> <p dir="RTL">تصویری از حسگر دوربین ACS، پیش از پرتاب به فضا و استقرار بر روی هابل. تصویر فراژرف بر روی این صفحه‌ی شفاف و نه‌چندان بزرگ‌ نقش بست.</p> </blockquote> <p dir="RTL">این تصویر، با نوردهی ۲۷۷ ساعته از مساحتی معادل تنها یک‌هفتادم قطر ماه کامل از آسمان، تهیه شد. در آن زمان، فقط هشت ماه از انفجار دلخراش شاتل کلمبیا می‌گذشت و مسئولین ناسا، احتمال لغو پنجمین و آخرین مأموریت تعمیر و ارتقای تلسکوپ هابل را قوی می‌دانستند. از این‌رو زمان گرانبهای باقیمانده تا پایان عمر این تلسکوپ، از دید متخصصین آن‌قدرها زیاد نبود که ۲۷۷ ساعت‌اش، بی‌هوا صرف تهیه‌ تنها یک عکس، که آن‌هم عاقبت‌اش چندان مشخص نبود، بشود. تهیه عکس، بستگی به تصمیم رئیس <span dir="LTR">STScI</span> داشت. بکویث، در آن زمان، به‌عنوان کسی‌که چنین سمتی را بر عهده داشت، تمامی حق رصدی که در اختیارش بود را صرف تهیه‌ این عکس کرد. او می‌گوید:</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">"بیشتر ستاره‌شناسان، که با کشفیات بالقوه‌ ناشی از تهیه این عکس‌ و میراث گرانبهای تصویر ژرف آشنایی داشتند، از ما حمایت می‌کردند. بعضی هم البته مخالف بودند و ترجیح می‌دادند که وقت تلسکوپ را صرف پروژه‌های دیگری (که معمولاً پروژه‌ خودشان هم بود) بکنند؛ اما من همراه با اکثریت شدم و تصمیم به انجام چنین کاری گرفتم".</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">در نهایت، آنچه که بعد از ۱۰۴۰ بار نوردهی، طی بالغ بر چهارصد گردش مداری تلسکوپ به گرد زمین، به‌دست آمد، نمایی نفس‌گیر از منظره‌ای بود که بشر تاکنون نتوانسته جایی دورتر از آن را در محدوده‌ مرئی طیف، تماشا کند. آسمان، ۱۲.۷ میلیون بار از محدوده‌ تحت پوشش تصویر فراژرف، گسترده‌تر است. اگر هابل می‌خواست همه آسمان را با چنین دقتی دید بزند؛ حدود یک میلیون سال فرصت می‌خواست!</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL"><strong>"حسی غریب از حیرت و وحشت"</strong></p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">تا پیش از انتشار عمومی تصویر فراژرف، فقط چهار نفر آن را دیده بودند که بکویث هم یکی از آن‌ها بود. او احساس خودش را بعد از اولین نگاه، این‌گونه توصیف می‌کند: "حسی غریب از حیرت و وحشت بود. ما به دورانی می‌نگریستیم که هنوز از کهکشان‌های عادی خبری نبود و جهان، کلاً با شکل کنونی‌اش فرق می‌کرد. این [تصویر]، مدرک محکمی بود که نشان می‌داد جهان، در حال تکوین و تحول است".</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">تصویر فراژرف، مرزهای نگاه ما را تا حدود ۶۰۰ میلیون‌سالگی جهان، به عقب برد. یعنی اگر جهان را یک فرد پنجاه‌ساله تصور کنیم، این تصویرْ عکسی از دوسالگی او را نشان‌مان می‌دهد. و این تصویر عصری است که گرچه عده‌ انگشت‌شماری از کهکشان‌های‌اش شبیه نمونه‌های امروزی‌‌ست، اما اکثریت اجرام پراکنده در آن را توده‌های گازی نامنظمی شکل داده که نمی‌توان نمونه‌‌های مشابه‌شان را امروزه با چنین وفوری در جهان مشاهده کرد.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">با نگاه مختصری به تصویر فراژرف، می‌توان به رابطه‌ی جالبی بین شکل کهکشان‌ها و درخشندگی‌شان هم پی برد. برداشت من این بود که پرنورترین (و لذا نزدیک‌ترین) اجرام تصویر فراژرف، کهکشان‌های مارپیچی نسبتاً درخشان، و همچنین انواع بیضی‌شکل و سرخ‌فامی هستند که به‌نظر، منزوی‌تر از بقیه‌اند. کم‌نورتر از آن‌ها، کهکشان‌هایی هستند که به‌شکل دو‌به‌دو یا بیشتر به‌هم برخورد کرده‌اند و یا در شُرُف برخوردند. این اجرام نامنظم که شکل‌شان البته متمایل به یک کهکشان مارپیچی‌ست، بخش قابل توجهی از تصویر را به خود اختصاص داده‌اند‌. و بالاخره کم‌نورترین چیزهایی که می‌شود در عکس فراژرف هابل دید، توده‌های بی‌شکل و کوچکی‌ هستند که من اسم «بُراده‌های کهکشانی» را برایشان انتخاب کرده‌‌ام. وقتی از پروفسور بکویث، صحت این تقسیم‌بندی مقدماتی‌ام را جویا شدم؛ در پاسخ گفت:</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">"درست حدس زدی. اجرام کوچک‌تر و بی‌شکل‌تری (که ما غالباً آن‌ها را «نامنظم» می‌نامیم)، خوشه‌هایی متشکل از ستارگان‌‌ متعدد هستند که قرار است به‌هم بخورند و کهکشان‌های بزرگتری را شکل بدهند. این کهکشان‌های بزرگتر هم نهایتاً در الگوهای منظمی به‌شکل مارپیچی یا بیضوی، آرام می‌گیرند. خوشه‌های کوچکتر، نمایانگر برهه‌ای از عمر کیهان‌اند که هنوز سن‌اش برای تولید کهکشان‌های بزرگتر کفایت نمی‌کرد".</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL"><img alt="" src="http://zamanehdev.redbee.nl/u/wp-content/uploads/xdf-5.jpg" style="width: 500px; height: 421px; " /></p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL"><strong>«ضخیم‌ترین» عکس جهان</strong></p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">به‌عبارت دیگر، تصویر فراژرف را می‌توان «ضخیم‌ترین» تصویر بشر از کیهان هم نامید. زیرا همان‌گونه که پیش‌تر اشاره شد بُعد سوم تصاویر نجومی را «زمان» شکل داده و از آنجاکه ما در تصویر فراژرف هم‌زمان چندین مرحله از تکامل تدریجی کهکشان‌های کهن را در یک نمای تختْ می‌بینیم، می‌‌شود این تصویر منحصربفرد را ضخیم‌ترین تصویر جهان هم نامید. دانشمندان، نسبت سطح مقطع به عمق تصویر فراژرف را به دهانه‌ یک نی نوشابه‌ به درازای ۲.۴ متر‌ تشبیه کرده‌اند.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">بکویث، در خصوص نحوه فاصله‌سنجی اجرام مختلف این تصویر، می‌گوید: ما از چهار فیلتر مختلف، که به گستره‌های طیفی متفاوتی تعلق دارند، برای استحصال طیف خام نور این اجرام، که تقریباً تمامی‌شان هم کهکشان هستند، استفاده می‌کنیم. فاصله نیز با رنگ [هر فیلتر] نسبت مستقیم دارد: یعنی هرچه یک کهکشان قرمزتر باشد؛ دورتر است". به‌عبارت دیگر، دانشمندان از چهار عینک مختلف برای فاصله‌سنجی استفاده می‌کنند که هرکدام‌شان، صرفاً به قسمتی از نور دریافتیْ حساس است. تلسکوپ هابل، طی فرآیند تهیه عکس فراژرف، از دوربین دیگری موسوم به <span dir="LTR">NICMOS</span>، که به پرتوهای فروسرخ حساسیت دارد نیز استفاده کرد. همین امر، به دانشمندان امکان داده که دورترین اجرام پراکنده در تصویر را تشخیص بدهند. اما حالا که تصویر فراژرف، بالغ بر ۹۵ درصد از تاریخ جهان هستی را پوشش می‌دهد؛ چه عاملی نمی‌گذارد هابل به ۵ درصد باقیمانده نفوذ کند؟ بکویث می‌گوید:</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">"حساسیت [دوربین] <span dir="LTR">ACS</span>؛ یعنی همان دوربینی که تصویر را تهیه کرده، محدود به طول موج‌هایی کوتاه‌تر از حدود یک میکرون (یک‌هزارم میلی‌متر) است. نور اجرام دورتر، به‌قدری انتقال به سرخ یافته که دیگر از محدوده حساسیت <span dir="LTR">ACS</span> خارج است. دوربین <span dir="LTR">WFC3</span> [که در آخرین مأموریت تعمیر هابل بر آن نصب شد]، حسگری فروسرخ دارد که امکان تشخیص طول موج‌هایی به بلندای ۱.۶ میکرون را هم به‌ آن می‌دهد. طول موج بلندتر هم طبیعتاً امکان تماشای کهکشان‌هایی دورتر، و نفوذ بیشتر در زمان را ممکن می‌کند".</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">چندی پس از آغاز‌به‌کار دوربین <span dir="LTR">WFC3</span>، هابلْ نسخه‌ای به‌روزشده از تصویر فراژرف را تهیه کرد، که افق‌ دید ستاره‌شناسان را تا میلیارد سال نوری گسترش بخشید. در این بین، جرمی آشکار شد که عنوان «دورترین کهکشان جهان» را یافت― ۱۳.۲ میلیارد سال نوری دورتر از ما، احتمالاً از جمله نخستین کهکشان‌هایی‌ست که در جهانْ افروخته شدند و امروزه نشانی از آن‌ها نیست. بکویث، در رابطه با این کشف می‌گوید: "این [کهکشان]، آستانه‌های عصری که می‌دانیم در آن یک کهکشانْ امکان وجود داشته را به عقب راند".</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL"><span dir="LTR">UDFj-39546384</span> کهکشانی متشکل از ستارگان آبی و ملتهب، اما ده بار کوچکتر از راه شیری ماست. اخترشناسان، از طریق مقایسه کهکشان‌های تصویر فراژرف، متوجه‌ شده‌اند که جهان در بازه‌ای به درازای تنها یک درصد از عمرش (یعنی به‌طول حدوداً ۱۷۰ میلیون سال)، یک رشد بیست‌برابری در تولید ستاره را تجربه کرده. این رخداد، از حدود ۴۸۰ تا ۶۵۰ میلیون سال بعد از انفجار بزرگ، به حدوداً ده برابر و نهایتاً طی ۱۳۰ میلیون سال بعدی، به دو برابر میزان قبلی ― یعنی روی‌هم‌رفته به بیست برابر آهنگ فعلی ستاره‌سازی در جهان ― افزایش یافته است.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL"><strong>آیا ما، تنهاییم؟</strong></p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">تصویر فراژرف، احتمالاً تا زمان پرتاب و آغاز‌ به‌کار تلسکوپ فضایی «جیمز وب» (<span dir="LTR">James Webb</span>)، عمیق‌ترین چشم‌انداز بشر از جهان هستی خواهد ماند. بکویث، در توصیف قابلیت‌های جیمز وب می‌افزاید: "توانایی هابل، به طول موج‌های کوتاه‌تر از ۱.۶ میکرون محدود است. جیمز وب اما مجهز به دوربین‌هایی خواهد بود که تا فراتر از ۲۰ میکرون را هم تشخیص می‌دهند. تصور می‌رود که بتوان ردپای نخستین کهکشان‌های هستی را در طول موج‌هایی مابین ۳ تا ۱۰ میکرون یافت".</p> <p dir="RTL"> </p> <blockquote> <p dir="RTL"><img alt="" src="http://zamanehdev.redbee.nl/u/wp-content/uploads/xdf-6.jpg" style="width: 180px; height: 220px; " /></p> <p dir="RTL">طرحی از تلسکوپ فضایی هابل </p> </blockquote> <p dir="RTL">تصویر فراژرف، نماد صریحی از عظمت سرسام‌آور جهان هستی ا‌ست. حتی نگاه گذرایی هم به گوشه‌گوشه این عکس، امکان تنها بودن‌مان در این پهنه‌ی بیکران را غیرمحتمل‌تر از قبل می‌کند. از بکویث پرسیدم که مردم، اکثراً عکس فراژرف را شاهد خود می‌گیرند و می‌گویند: «چگونه این تصویر را می‌بینی و همچنان می‌گویی که در جهان تنهاییم؟»؛ و از او پاسخ همین سؤال را جویا شدم:</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">"فکر می‌کنم حیات در پهنه‌ هستی وجود دارد؛ اما شک دارم حیات هوشمند هم در جای دیگری وجود داشته باشد. به‌هرحال، تنها یکی از موارد تعمیم تصویر فراژرف به کل آسمان، نشان داده که بالغ بر یکصد میلیارد کهکشان در جهان وجود دارد که هرکدام‌شان حدوداً یکصد میلیارد ستاره دارند. از دید من بعید است که صرفاً خورشیدْ تنها ستاره‌ای از میان یکصد میلیارد میلیارد ستاره‌ی هستی باشد که توانسته حیات هوشمند را به‌وجود آورد. محتمل‌تر آن است که بگوییم ما تنها نیستیم؛ هرچند که با وجود فواصل فوق‌العاده زیاد مابین ستارگان، و مدت‌زمان طولانی سفرهای فضایی، که ناشی از محدودیت سرعت نور است، از همدیگر دور افتاده‌ایم".</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">حال می‌دانیم که در چارچوب مربعی یک‌میلیمتری که به‌اندازه‌ درازای یک دست کشیده در برابر چشم‌مان واقع شده، بیش از پانزده‌هزار و پانصد کهکشان از دوران‌های متعدد کیهان جاخوش کرده‌اند. نمی‌دانیم این کهکشان‌ها، که نورشان با گذشت بیش از ۱۳ میلیارد سال از عمر جهان، تازه به چشم‌مان رسیده، هم‌اینک در چه وضعی‌ به‌سر می‌برند. هابل، تاکنون پنج تصویر این‌چنینی، به نام‌های «تصویر ژرف» (<span dir="LTR">HDF</span>)؛ «تصویر ژرف جنوبی» (<span dir="LTR">HDF-S</span>)، «تصویر فراژرف» (<span dir="LTR">HUDF</span>)، «تصویر فراژرف فروسرخ» (<span dir="LTR">HUDF-IR</span>)، و تصویر «فوق‌العاده ژرف» (<span dir="LTR">XDF</span>) را طی دوران بیست‌وسه‌‌ساله‌ی فعالیت‌اش تهیه کرده. تشابه تقریبی تصاویر ژرف و ژرف جنوبی؛ اثباتی بر صحت «اصل کوپرنیکی» (<span dir="LTR">Copernican Principle</span>) بود. طبق این اصل؛ جایگاه ما در پهنه کیهان، هیچ تمایز و برجستگی خاصی نسبت به دیگر نقاطش ندارد و هر طرف را که بنگریم، ‌نمای کمابیش همانندی می‌بینیم.</p> <p dir="RTL"> </p> <p dir="RTL">رصدهای تکمیلی تصویر <span dir="LTR">HDF-S</span> توسط رایوتلسکوپ‌های استرالیایی، نشان از وجود منبع رادیویی پرقدرت و نامتعارفی داده که در نور مرئی، درخشندگی چندانی ندارد. هیچ‌کس هنوز در رابطه با ماهیت این جرم مرموز در ژرفنای تاریک هستی، که به «منبع <span dir="LTR">c</span>» شهرت یافته، توضیح قانع‌کننده‌ای نداده است. پرسش‌هایی که امروزه در پی پاسخ به همان کنجکاوی ساده سربرزده‌اند، آنقدرها معتبر هستند ک
احسان سنایی - مربعی به اضلاع یک میلیمتر را با دست کشیده در برابر چشمانتان بگیرید. در این بریده ریز و تاریک از آسمان شب، انتظار وجود چه چیزهایی میرود؟ نهاینکه چه چیزهایی را تاکنون دیدهایم، بلکه چه چیزهایی را میشود دید. مکان و سمت و سویش آنقدرها اهمیتی ندارد که مثلاً بر پهنه پرستاره راه کهکشان باشد، یا تاریکی محض نقطهای معمولی که حتی توجه زبدهترین اخترشناسان جهان را هم به خودش معطوف نکرده است.
مهم اینها نیست؛ مهم اصرار کسی کنجکاو، به پیدا کردن پاسخی قانعکننده برای این پرسش است. مهم این است که چارچوبی چنین کوچک از وسعت سراسر سیاه آسمان، آبستن چیزی شبیه همان پرسشیست که انسان نخستین را هم از تیرهنای امن غارها به بیرون کشاند. مهم این است که بدانیم در قاب مربعی یکمیلیمتری که بهاندازه درازای دستی کشیده در برابر چشممان واقع شده، چه چیزی در آسمان شب میشود دید؟
پاسخ سرسامآور این سؤال ساده را حدود هفت سال است که میدانیم؛ آنهم بههمت دانشمندی که اراده مصمماش، امکان تهیه یک تصویر پردهبرانداز از این معمای قدیمی را فراهم کرد، یعنی سکاندار اسبق تلسکوپ فضایی هابل، پروفسور استیون بکویث (Steven Beckwith). حالا حدود هشت سال از آن روزها میگذرد و تلسکوپ هابل، که در این مدتْ ارتقا هم یافته، هر از چند گاه، همان نقطه معمولی از آسمان را جایی در صورت فلکی کوره، بهدقت دید میزند. انگار این کار، عادت متولیان علمی این تلسکوپ شده است؛ بهطوریکه همین چند روز پیش، ناسا دومین نسخه بهروزشده این تصویر را هم منتشر کرد. تکعکسی که بالغ بر پانزدههزار و پانصد کهکشان از سنین مختلف هستی را در محدودهای به قطر تنها پنجصدم درجه، شامل میشود.
بگذارید اصلاً قصه عکس «فراژرف» هابل (HUDF) را – که نسخه اخیر آن، به عکس «فوقالعاده ژرف» (XDF) معروف شده و چیزی در حدود دو هزار کهکشان را به عکس اولْ افزوده – در خلال گفتوگوی مختصری که با مدیر گروه عکاسی آن داشتهام، پی بگیریم.
استیون بکویث، مدرک کارشناسی و دکتری مهندسی فیزیک را بهترتیب از دانشگاههای کرنل و انیستیتو فناوری کالیفرنیا (Caltech) اخد کرده است. یازده سال در سمت استادیار و از سال ۱۹۸۹ تا ۱۹۹۲، بهعنوان استاد اخترشناسی دانشگاه کرنل به کار تدریس اشتغال داشت. از سال ۱۹۹۱، بهمدت هشت سال عهدهدار مدیریت، و سپس مدیریت اجرایی دپارتمان اخترشناسی انیستیتو ماکس پلانک آلمان شد و ضمناً به تدریس در دانشگاه هایدلبرگ آلمان هم پرداخت. او در سال ۱۹۹۸، به مؤسسه علمی تلسکوپ فضایی (STScI) در شهر بالتیمور ایالت مریلند آمریکا―که بهنوعی، مقر فرماندهی تلسکوپ فضایی هابل محسوب میشود― نقل مکان کرد و تا سال ۲۰۰۵، در سمت مدیریت این مؤسسه در کنار چهارصد و پنجاه اخترشناس دیگر، عهدهدار هدایت و تصمیمگیری رصدهای این تلسکوپ منحصربفرد فضایی شد. او در این کسوتْ همچنین حق استفاده بلاشرط از سالیانه صد و پنجاه ساعت از وقت گرانبهای هابل را، بهمنظور پیشبرد پژوهشهای مدنظرش در اختیار داشت؛ حقی که نهایتاً از دل آن، امکان خلق تصویر معروف فراژرف فراهم شد.
پس از هفت سال مدیریت STScI، بکویث هماینک در کرسی اخترشناسی دانشگاه جانهاپکینز مشغول به تدریس است و تحت عنوان دانشمند ممتاز، از اعضای STScI محسوب میشود.
داستان یک عکس
عکاسان نجومی، هنرمندان صبوریاند. گاهی ساعتها منتظر میمانند تا نور ستارهها و کهکشانها و سحابیهای کمسو، روی حسگر دوربینشان بنشیند و نهایتاً عکسی با جزئیات خیرهکننده، که تا پیشترْ انگاری پرده سیاه و ضخیمی اجازه تماشایشان را نمیداده، به دست آورند. از آنجا که سرعت نور، هرچه قدر هم که زیاد است، اما محدود بهشمار میرود و ضمناً از آنجاکه اجرام آسمانی در فواصل بسیار دوری از ما واقع شدهاند، عکسهایی که از آسمان تهیه میشود، حکایتگر تعابیر جالبی از مفهوم «زمان» نیز هستند.
محدودیت سرعت نور، ما زمینیان را چنان در پهنه گیتی منزوی کرده که اجرام پراکنده در اطرافمان را دیگر به شکل زنده و مستقیم، تماشا نمیکنیم. حتی نزدیکترین ستاره به ما هم آنقدر دور است که نورش حدود چهار سال و صد روز در راه است و به همین واسطه، تصویری که امروز از آن میبینیم، از وضعیت چهار سال پیش این ستاره حکایت دارد. یعنی اگر فرضاً این ستاره هماینک از میان برود، تا چهار سال دیگر این موضوع را متوجه نمیشویم. بهعبارت دیگر، این ستاره حدودا ۴ «سال نوری» با ما فاصله دارد. از اینرو سال نوری، صرفاً مقیاسی برای بیان فاصله نیست، بلکه شاخصه خوبی برای سفر به گذشته هم محسوب میشود. در عکسهای نجومی، یک بُعد فضا گویی با بُعد زمان انطباق یافته و ستارهشناسان، صرفاً از طریق تماشای اجرام دوردست کیهانی، میتوانند به تاریخچه کیهان هم سرک بکشند؛ بهطوریکه هرچه به اجرام دورتری بنگریم، مرزهای زمان را هم عقبتر میبریم.
این مسأله نیز از طرفی بدیهیست که هرچه یک جرم کیهانی دورتر باشد، از دید ما کمنورتر دیده میشود و دیدن آن هم طبیعتاً دشوارتر است. دورترین جرمی که یک انسان معمولی با چشم غیرمسلح میتواند ببیند، نزدیکترین کهکشان همسایه ما، یعنی کهکشان «آندرومدا»ست که نورش حدود ۲.۵ میلیون سال در راه بوده. یعنی اگر شما به آندرومدا بنگرید، وضعیت آن را وقتی که هنوز هیچ انسانی روی زمین وجود نداشته، میبینید!
اما بعضی از تلسکوپهای آماتوری هم هستند که تا حداکثر ۲.۵ میلیارد سال نوری آنطرفتر را میبینند. برآوردهای کیهانشناسان از سن جهان، معادل ۱۳.۷ میلیارد سال است و این یعنی دورترین جرمی که میشود دید، از ۱۳.۷ میلیارد سال نوری آنسوتر نخواهد بود. اما چگونه میتوان مرزهای زمان را تا لحظه تولد جهان، به عقب راند؟
اگر فکر میکنید که باید دستبهکار ساخت تلسکوپی با بیشترین بزرگنمایی ممکن شد، اشتباه میکنید. در واقع همین الآن هم انبوهی از پرتوهای وابسته به سنین نوباوگی کیهان، بدون نیاز به حتی سادهترین لنز و تلسکوپ به چشمتان میخورند. اما مسألهی اصلی، در گردآوری مقادیر کافی از این دسته پرتوهای کهنه و بیرمق است تا در نهایت کفاف تولید عکسی درخور دیدن را بدهد. این کار، مستلزم تمرکز حسگرهای عکاسی، بهمدتی طولانی (و هرچه طولانیتر بهتر)، بر نقطهای کاملاً تاریک از آسمان شب است. تاریک از این بابت که ستارههای نسبتاً درخشان پراکنده در کادر عکس، اجرام دوردستی که درصدد ثبتشان برآمدهایم را تحتالشعاع درخشش خود قرار ندهند. این، درست همان کاریست که تلسکوپ فضایی هابل، اولین بار در دسامبر ۱۹۹۵ انجام داد و ستارهشناسان آن زمان را انگشتبهدهان گذاشت. تصاویر اینچنینی را از آن به بعد، «تصویر ژرف» (Deep Field) نامیدند. بکویث، در تعریف یک تصویر ژرف میگوید:
"تصویر ژرف، تصویری با نوردهی بالاست. میدانیم که نوردهیهای بالا، اجرام و کهکشانهایی را نمایان ساخته که در فواصل فوقالعاده دوری از ما واقع شدهاند و از این بابت، اصطلاح «ژرف» در توصیفشان بهکار میرود. در تصاویر ژرف امروزی، تنها راه رصد کردن اجرام دورتر، تلفیق نوردهیها با گستره کمانرژیتر طیف (یعنی نور فروسرخ) است".
دلیل این تلفیق طولموجها را باید در پدیدهای موسوم به «اثر دوپلر» (Doppler Effect) جست. قطاری را تصور کنید که سوتزنان به شما نزدیک، و سپس دور میشود. الگوی آشنای تغییر صدای سوت یک قطار متحرک، که بهعلت تراکم امواج صوتی در جبهه حرکت قطار و در نتیجه افزایش فرکانس صدای خروجی از آن، رخ میدهد، به اثر دوپلر معروف است. اما نسخه نوری اثر دوپلر، که باعث تغییر «رنگ» یک منبع نورانی متحرّک میشود، آنقدرها برایمان آشنایی ندارد؛ چراکه وقوع چنین رخدادی مستلزم سرعتی فراتر از تصورات زمینی ماست.
اما در سال ۱۹۲۱، اخترشناس آمریکایی، ادوین هابل (Edwin Hubble) متوجه شد فضایی که جهانمان در آن واقع شده، در حال انبساط است. در جهانبینی نوینی که بعد از این کشف برجسته بر ذهن کیهانشناسان سایه انداخت، ما زمینیان، مثل مورچهای هستیم که در خلل و فرج یک کیک در حال پف کردن، به اطرافمان مینگریم. کیک از همهسو پف میکند و نمیتوان مرکزیت خاصی را برای چنین انبساطی قائل شد. هرچه قسمتهای نزدیکتر به لبهی کیک را مشاهده میکنیم، سرعت فرارشان از دید ما بیشتر و بیشتر میشود. حالآنکه اگر مورچه دیگری هم در آن نقطه جاخوش کرده باشد، از دید خودش ساکن است و ما را متحرک فرض میکند. پدیده انبساط فضا باعث میشود اجرام دوردست کیهانی، مثل قطاری که با یک صدای بم از ما دور میشود، «قرمز»تر از آن چیزی که هستند، دیده شوند. البته با این تفاوت که جابجایی قطار، تراکم امواج «صوتی» را بر هم میزند؛ حالآنکه کهکشانهای دور همین تجربه را در خصوص امواج «نوری» به نمایش میگذارند. این پدیده، در اصطلاح کیهانشناسی، به «انتقال به سرخ» (Redshift) معروف است.
پس نشانههای کهکشان دوردستی که قبلاً در نور مرئی قابل رؤیت بوده را امروزه باید در بخش قرمزتر طیف و حتی مادون قرمز آن جست. بکویث در ادامه میافزاید: "تصویر فراژرف، قدم از «تصویر ژرف» هابل فراتر گذاشت؛ چراکه [هابل، بعد از مرمتاش] مجهز به دوربین حساستری به طول موجهای بلند و لذا اجرام دورتر بود. مدتزمان نوردهیاش هم افزایش یافته بود و با این حساب [در تصویر فراژرف]، فواصل دورتر و عصر کهنتری در مقایسه با تصویر ژرف را به نظاره نشستیم".
تصویر ژرف هابل، اقلاً ۲۵۰۰ کهکشان را تا فاصله حداکثر ۱۳ میلیارد سال نوری، شامل میشد. هابل، این تعداد کهکشان را تنها در مساحتی از آسمان، بهاندازه یک سکه که در فاصله بیستودو متریمان واقع شده باشد، شکار کرد؛ مدتزمان نوردهیاش، رویهمرفته ۱۴۰ ساعت بود که طی ۳۴۲ عکس مجزا، در یک بازه دهروزه، انجام گرفت. اما هشت سال بعد، هابل با کمک دوربین جدید و تازهنفسی موسوم به ACS (مخفف «دوربین پیشرفته نقشهبرداری»)؛ که در جریان چهارمین مأموریت تعمیرش در مارس ۲۰۰۲ بر آن مستقر شده بود؛ «تصویر فراژرف» (HUDF) را تهیه کرد.
این تصویر، با نوردهی ۲۷۷ ساعته از مساحتی معادل تنها یکهفتادم قطر ماه کامل از آسمان، تهیه شد. در آن زمان، فقط هشت ماه از انفجار دلخراش شاتل کلمبیا میگذشت و مسئولین ناسا، احتمال لغو پنجمین و آخرین مأموریت تعمیر و ارتقای تلسکوپ هابل را قوی میدانستند. از اینرو زمان گرانبهای باقیمانده تا پایان عمر این تلسکوپ، از دید متخصصین آنقدرها زیاد نبود که ۲۷۷ ساعتاش، بیهوا صرف تهیه تنها یک عکس، که آنهم عاقبتاش چندان مشخص نبود، بشود. تهیه عکس، بستگی به تصمیم رئیس STScI داشت. بکویث، در آن زمان، بهعنوان کسیکه چنین سمتی را بر عهده داشت، تمامی حق رصدی که در اختیارش بود را صرف تهیه این عکس کرد. او میگوید:
"بیشتر ستارهشناسان، که با کشفیات بالقوه ناشی از تهیه این عکس و میراث گرانبهای تصویر ژرف آشنایی داشتند، از ما حمایت میکردند. بعضی هم البته مخالف بودند و ترجیح میدادند که وقت تلسکوپ را صرف پروژههای دیگری (که معمولاً پروژه خودشان هم بود) بکنند؛ اما من همراه با اکثریت شدم و تصمیم به انجام چنین کاری گرفتم".
در نهایت، آنچه که بعد از ۱۰۴۰ بار نوردهی، طی بالغ بر چهارصد گردش مداری تلسکوپ به گرد زمین، بهدست آمد، نمایی نفسگیر از منظرهای بود که بشر تاکنون نتوانسته جایی دورتر از آن را در محدوده مرئی طیف، تماشا کند. آسمان، ۱۲.۷ میلیون بار از محدوده تحت پوشش تصویر فراژرف، گستردهتر است. اگر هابل میخواست همه آسمان را با چنین دقتی دید بزند؛ حدود یک میلیون سال فرصت میخواست!
"حسی غریب از حیرت و وحشت"
تا پیش از انتشار عمومی تصویر فراژرف، فقط چهار نفر آن را دیده بودند که بکویث هم یکی از آنها بود. او احساس خودش را بعد از اولین نگاه، اینگونه توصیف میکند: "حسی غریب از حیرت و وحشت بود. ما به دورانی مینگریستیم که هنوز از کهکشانهای عادی خبری نبود و جهان، کلاً با شکل کنونیاش فرق میکرد. این [تصویر]، مدرک محکمی بود که نشان میداد جهان، در حال تکوین و تحول است".
تصویر فراژرف، مرزهای نگاه ما را تا حدود ۶۰۰ میلیونسالگی جهان، به عقب برد. یعنی اگر جهان را یک فرد پنجاهساله تصور کنیم، این تصویرْ عکسی از دوسالگی او را نشانمان میدهد. و این تصویر عصری است که گرچه عده انگشتشماری از کهکشانهایاش شبیه نمونههای امروزیست، اما اکثریت اجرام پراکنده در آن را تودههای گازی نامنظمی شکل داده که نمیتوان نمونههای مشابهشان را امروزه با چنین وفوری در جهان مشاهده کرد.
با نگاه مختصری به تصویر فراژرف، میتوان به رابطهی جالبی بین شکل کهکشانها و درخشندگیشان هم پی برد. برداشت من این بود که پرنورترین (و لذا نزدیکترین) اجرام تصویر فراژرف، کهکشانهای مارپیچی نسبتاً درخشان، و همچنین انواع بیضیشکل و سرخفامی هستند که بهنظر، منزویتر از بقیهاند. کمنورتر از آنها، کهکشانهایی هستند که بهشکل دوبهدو یا بیشتر بههم برخورد کردهاند و یا در شُرُف برخوردند. این اجرام نامنظم که شکلشان البته متمایل به یک کهکشان مارپیچیست، بخش قابل توجهی از تصویر را به خود اختصاص دادهاند. و بالاخره کمنورترین چیزهایی که میشود در عکس فراژرف هابل دید، تودههای بیشکل و کوچکی هستند که من اسم «بُرادههای کهکشانی» را برایشان انتخاب کردهام. وقتی از پروفسور بکویث، صحت این تقسیمبندی مقدماتیام را جویا شدم؛ در پاسخ گفت:
"درست حدس زدی. اجرام کوچکتر و بیشکلتری (که ما غالباً آنها را «نامنظم» مینامیم)، خوشههایی متشکل از ستارگان متعدد هستند که قرار است بههم بخورند و کهکشانهای بزرگتری را شکل بدهند. این کهکشانهای بزرگتر هم نهایتاً در الگوهای منظمی بهشکل مارپیچی یا بیضوی، آرام میگیرند. خوشههای کوچکتر، نمایانگر برههای از عمر کیهاناند که هنوز سناش برای تولید کهکشانهای بزرگتر کفایت نمیکرد".
«ضخیمترین» عکس جهان
بهعبارت دیگر، تصویر فراژرف را میتوان «ضخیمترین» تصویر بشر از کیهان هم نامید. زیرا همانگونه که پیشتر اشاره شد بُعد سوم تصاویر نجومی را «زمان» شکل داده و از آنجاکه ما در تصویر فراژرف همزمان چندین مرحله از تکامل تدریجی کهکشانهای کهن را در یک نمای تختْ میبینیم، میشود این تصویر منحصربفرد را ضخیمترین تصویر جهان هم نامید. دانشمندان، نسبت سطح مقطع به عمق تصویر فراژرف را به دهانه یک نی نوشابه به درازای ۲.۴ متر تشبیه کردهاند.
بکویث، در خصوص نحوه فاصلهسنجی اجرام مختلف این تصویر، میگوید: ما از چهار فیلتر مختلف، که به گسترههای طیفی متفاوتی تعلق دارند، برای استحصال طیف خام نور این اجرام، که تقریباً تمامیشان هم کهکشان هستند، استفاده میکنیم. فاصله نیز با رنگ [هر فیلتر] نسبت مستقیم دارد: یعنی هرچه یک کهکشان قرمزتر باشد؛ دورتر است". بهعبارت دیگر، دانشمندان از چهار عینک مختلف برای فاصلهسنجی استفاده میکنند که هرکدامشان، صرفاً به قسمتی از نور دریافتیْ حساس است. تلسکوپ هابل، طی فرآیند تهیه عکس فراژرف، از دوربین دیگری موسوم به NICMOS، که به پرتوهای فروسرخ حساسیت دارد نیز استفاده کرد. همین امر، به دانشمندان امکان داده که دورترین اجرام پراکنده در تصویر را تشخیص بدهند. اما حالا که تصویر فراژرف، بالغ بر ۹۵ درصد از تاریخ جهان هستی را پوشش میدهد؛ چه عاملی نمیگذارد هابل به ۵ درصد باقیمانده نفوذ کند؟ بکویث میگوید:
"حساسیت [دوربین] ACS؛ یعنی همان دوربینی که تصویر را تهیه کرده، محدود به طول موجهایی کوتاهتر از حدود یک میکرون (یکهزارم میلیمتر) است. نور اجرام دورتر، بهقدری انتقال به سرخ یافته که دیگر از محدوده حساسیت ACS خارج است. دوربین WFC3 [که در آخرین مأموریت تعمیر هابل بر آن نصب شد]، حسگری فروسرخ دارد که امکان تشخیص طول موجهایی به بلندای ۱.۶ میکرون را هم به آن میدهد. طول موج بلندتر هم طبیعتاً امکان تماشای کهکشانهایی دورتر، و نفوذ بیشتر در زمان را ممکن میکند".
چندی پس از آغازبهکار دوربین WFC3، هابلْ نسخهای بهروزشده از تصویر فراژرف را تهیه کرد، که افق دید ستارهشناسان را تا میلیارد سال نوری گسترش بخشید. در این بین، جرمی آشکار شد که عنوان «دورترین کهکشان جهان» را یافت― ۱۳.۲ میلیارد سال نوری دورتر از ما، احتمالاً از جمله نخستین کهکشانهاییست که در جهانْ افروخته شدند و امروزه نشانی از آنها نیست. بکویث، در رابطه با این کشف میگوید: "این [کهکشان]، آستانههای عصری که میدانیم در آن یک کهکشانْ امکان وجود داشته را به عقب راند".
UDFj-39546384 کهکشانی متشکل از ستارگان آبی و ملتهب، اما ده بار کوچکتر از راه شیری ماست. اخترشناسان، از طریق مقایسه کهکشانهای تصویر فراژرف، متوجه شدهاند که جهان در بازهای به درازای تنها یک درصد از عمرش (یعنی بهطول حدوداً ۱۷۰ میلیون سال)، یک رشد بیستبرابری در تولید ستاره را تجربه کرده. این رخداد، از حدود ۴۸۰ تا ۶۵۰ میلیون سال بعد از انفجار بزرگ، به حدوداً ده برابر و نهایتاً طی ۱۳۰ میلیون سال بعدی، به دو برابر میزان قبلی ― یعنی رویهمرفته به بیست برابر آهنگ فعلی ستارهسازی در جهان ― افزایش یافته است.
آیا ما، تنهاییم؟
تصویر فراژرف، احتمالاً تا زمان پرتاب و آغاز بهکار تلسکوپ فضایی «جیمز وب» (James Webb)، عمیقترین چشمانداز بشر از جهان هستی خواهد ماند. بکویث، در توصیف قابلیتهای جیمز وب میافزاید: "توانایی هابل، به طول موجهای کوتاهتر از ۱.۶ میکرون محدود است. جیمز وب اما مجهز به دوربینهایی خواهد بود که تا فراتر از ۲۰ میکرون را هم تشخیص میدهند. تصور میرود که بتوان ردپای نخستین کهکشانهای هستی را در طول موجهایی مابین ۳ تا ۱۰ میکرون یافت".
تصویر فراژرف، نماد صریحی از عظمت سرسامآور جهان هستی است. حتی نگاه گذرایی هم به گوشهگوشه این عکس، امکان تنها بودنمان در این پهنهی بیکران را غیرمحتملتر از قبل میکند. از بکویث پرسیدم که مردم، اکثراً عکس فراژرف را شاهد خود میگیرند و میگویند: «چگونه این تصویر را میبینی و همچنان میگویی که در جهان تنهاییم؟»؛ و از او پاسخ همین سؤال را جویا شدم:
"فکر میکنم حیات در پهنه هستی وجود دارد؛ اما شک دارم حیات هوشمند هم در جای دیگری وجود داشته باشد. بههرحال، تنها یکی از موارد تعمیم تصویر فراژرف به کل آسمان، نشان داده که بالغ بر یکصد میلیارد کهکشان در جهان وجود دارد که هرکدامشان حدوداً یکصد میلیارد ستاره دارند. از دید من بعید است که صرفاً خورشیدْ تنها ستارهای از میان یکصد میلیارد میلیارد ستارهی هستی باشد که توانسته حیات هوشمند را بهوجود آورد. محتملتر آن است که بگوییم ما تنها نیستیم؛ هرچند که با وجود فواصل فوقالعاده زیاد مابین ستارگان، و مدتزمان طولانی سفرهای فضایی، که ناشی از محدودیت سرعت نور است، از همدیگر دور افتادهایم".
حال میدانیم که در چارچوب مربعی یکمیلیمتری که بهاندازه درازای یک دست کشیده در برابر چشممان واقع شده، بیش از پانزدههزار و پانصد کهکشان از دورانهای متعدد کیهان جاخوش کردهاند. نمیدانیم این کهکشانها، که نورشان با گذشت بیش از ۱۳ میلیارد سال از عمر جهان، تازه به چشممان رسیده، هماینک در چه وضعی بهسر میبرند. هابل، تاکنون پنج تصویر اینچنینی، به نامهای «تصویر ژرف» (HDF)؛ «تصویر ژرف جنوبی» (HDF-S)، «تصویر فراژرف» (HUDF)، «تصویر فراژرف فروسرخ» (HUDF-IR)، و تصویر «فوقالعاده ژرف» (XDF) را طی دوران بیستوسهسالهی فعالیتاش تهیه کرده. تشابه تقریبی تصاویر ژرف و ژرف جنوبی؛ اثباتی بر صحت «اصل کوپرنیکی» (Copernican Principle) بود. طبق این اصل؛ جایگاه ما در پهنه کیهان، هیچ تمایز و برجستگی خاصی نسبت به دیگر نقاطش ندارد و هر طرف را که بنگریم، نمای کمابیش همانندی میبینیم.
رصدهای تکمیلی تصویر HDF-S توسط رایوتلسکوپهای استرالیایی، نشان از وجود منبع رادیویی پرقدرت و نامتعارفی داده که در نور مرئی، درخشندگی چندانی ندارد. هیچکس هنوز در رابطه با ماهیت این جرم مرموز در ژرفنای تاریک هستی، که به «منبع c» شهرت یافته، توضیح قانعکنندهای نداده است. پرسشهایی که امروزه در پی پاسخ به همان کنجکاوی ساده سربرزدهاند، آنقدرها معتبر هستند که به انقلابی در علم کیهانشناسی و جهانبینی علمی ما دامن بزنند؛ کمااینکه تصویر فراژرف، فرضیهی «تجزیهی تدریجی» کهکشانهای نخستین را رد کرد و نظریهی «رشد سلسلهمراتبی کهکشانها» را به جایش نشاند.
بکویث، در واپسین جملهی این گفتوگو میگوید: "کشفیات اخترشناختی از زمان گالیله، بهشکلی فزاینده نشانمان دادهاند که بشر چه نقش ناچیزی در این جهان بیکران پیرامون ایفا میکند".
منبع:
ماهنامه «آسمان شب»، خرداد ۱۳۹۰؛ مصاحبه و تنظیم برای رادیوزمانه: احسان سنایی
در همین زمینه:
پانوشت:
برای مشاهده فیلمی از جایگاه نسبی تصویر «فوقالعاده ژرف» (XDF) هابل در پهنه آسمان، به این لینک مراجعه کنید.
توضیحات تصاویر:
۱- بخشی از تصویر «فوقالعاده ژرف» (XDF) هابل. جهت دسترسی به تصویر اصلی، به این لینک مراجعه کنید / منبع: NASA; ESA; G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch, University of California, Santa Cruz; R. Bouwens, Leiden University; and the HUDF09 Team
۲ – همان.
۳- پروفسور استیون بکویث / منبع: STScI
۴- مقایسه ابعاد تصویر «فوقالعاده ژرف» (XDF) با قرص ماه کامل / منبع: ناسا
۵- تصویری از حسگر دوربین ACS پیش از پرتاب به فضا و استقرار بر روی هابل. تصویر فراژرف بر روی این صفحهی شفاف و نهچندان بزرگ نقش بست / منبع: دانشگاه جانهاپکینز
۶- سلسلهمراتب تکوین کهکشانهای نخستین؛ در سه برش از تصویر فراژرف. نخست، پیشکهکشانها تشکیل میشوند و سپس بههم برخورد کرده و کهکشانهای متعارفی مثل مارپیچی زردرنگ تصویر سوم را تشکیل میدهند. این کهکشان، با فاصلهی تقریبی ۵ میلیارد سال نوری؛ نزدیکترین جرم در تصویر فراژرف به زمین است.
۷- طرحی از تلسکوپ فضایی هابل / منبع: Science Photo Library
نظرها
reza nezami
سلام، در پاراگراف زیر، فکر کنم جمله دوم درست ترجمه نشده. احتمالاً باید اینطوری باشد: من حدس میزنم حیات هوشمند در جای دیگر هم وجود داشت باشد. با تشکر. ونکوور کانادا. "فکر میکنم حیات در پهنه هستی وجود دارد؛ اما شک دارم حیات هوشمند هم در جای دیگری وجود داشته باشد. بههرحال، تنها یکی از موارد تعمیم تصویر فراژرف به کل آسمان، نشان داده که بالغ بر یکصد میلیارد کهکشان در جهان وجود دارد که هرکدامشان حدوداً یکصد میلیارد ستاره دارند. از دید من بعید است که صرفاً خورشیدْ تنها ستارهای از میان یکصد میلیارد میلیارد ستارهی هستی باشد که توانسته حیات هوشمند را بهوجود آورد. محتملتر آن است که بگوییم ما تنها نیستیم؛ هرچند که با وجود فواصل فوقالعاده زیاد مابین ستارگان، و مدتزمان طولانی سفرهای فضایی، که ناشی از محدودیت سرعت نور است، از همدیگر دور افتادهایم".
احسان سنایی
ممنونم از نظرتان، اشکالی در ترجمه نیست. منظور پروفسور بکویث در این جمله، تمیز حیات میکروسکوپی با حیات هوشمند (از نوع انسانی) بود. ایشان معتقدند اگرچه ممکن است حیات تکسلولی و یا حتی چندسلولی در جای دیگری از کیهان هم وجود داشته باشد؛ اما بعید است انواعی از حیات فرازمینی به قدری تکامل یافته باشند که موجب ظهور گونههای هوشمند (از قبیل انسان) شوند. جمله اصلیشان از این قرار است: I think there is other life in the universe, but I am less certain that there is other intelligent life سپاسگزارم