تاریکی فضا تا چه حد است؟

اندازه‌گیری جدید دانشمندان، درخشش ضعیف زمینه‌ای را نشان می‌دهد که تعداد کهکشان‌های دیده نشده، کمتر از برخی مطالعات نظری است. به گفته محققان تنها صد‌ها میلیارد کهکشان در جهان دیده می‌شوند، 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 از سوی 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 با مأموریت 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: «همه‌ 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 شرکت‌کنندگان ثبت نام شده آزاد است، ارائه شد. پس‌زمینه‌ نوری کیهانی که تیم به دنبال اندازه‌گیری آن بود، معادل نور مرئی شناخته‌شده‌ترین تابش مایکروویو کیهانی است.

 

“پستمن” توضیح داد: «در حالی که پس‌زمینه‌ مایکروویو کیهانی دربارۀ ۴۵۰ هزار سال اول به ما اطلاعات می‌دهد، پس‌زمینه 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 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 و درخششی به نام نور زودیاک ایجاد می‌کند که حتی از سوی ناظران آسمانی روی زمین قابل دیدن 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 پس‌زمینه‌ 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 پس‌زمینه‌ 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، 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 منطقه‌ دورافتاده و دور از چراغ‌های شهر مقایسه می‌کند، یعنی در هنگام شب در اتاق خواب خود دراز کشیده‌اید و پرده‌های پنجره‌ شما کنار زده شده است. 

 

اگر همسایه‌ای با فاصله‌ 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 اندازه‌ پس‌زمینه‌ای که نیوهورایزنز تشخیص داد، روشن خواهد بود.

 

بنابر این، منبع این تابش باقی‌مانده چه چیزی می‌تواند باشد؟ ممکن است که تعداد زیادی کهکشان کوتوله در جهان نسبتاً نزدیک وجود داشته باشند که قابل ‌تشخیص نباشند. یا ممکن است هاله‌های پراکنده‌ 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 نظریه‌ها پیشنهاد می‌کنند، وجود داشته باشند.

 

این به آن معنا است که توزیع یکنواخت اندازه‌ کهکشان‌ها که تا به امروز اندازه‌گیری شده، فراتر از کم‌نورترین سامانه‌هایی که می‌بینیم، 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، بنابر این مشاهده میدانی بسیار عمیق باید بتوانند آن‌ها را تشخیص دهد. این مطالعه جهت چاپ در مجله‌ Astrophysical پذیرفته شده است.