کشف دورترین سیگنال هیدروژن اتمی

به گزارش خبرگزاری صدا و سیما ،  اخترشناسان دانشگاه مک‌گیل (McGill) در کانادا و موسسه علوم هند (IISc) در بنگلور، یک سیگنال رادیویی هیدروژن اتمی را شناسایی کردند که از فاصله ۸.۸ میلیارد سال نوری از زمین می‌آید.

بیانیه مطبوعاتی پژوهشگران نشان می‌دهد که این دورترین سیگنال رادیویی هیدروژن اتمی است که تاکنون مشاهده شده است. آن‌ها این سیگنال را با کمک «همگرایی گرانشی» از داده‌های تلسکوپ رادیویی غول پیکر متروویو (GMRT) در پونای هندوستان شناسایی کردند.

بنا بر اعلام «  آی‌ای » ، همگرایی گرانشی هنگامی روی می‌دهد که نور یک چشمه‌ درخشانِ بسیار دور، مانند یک اختروش، در مسیرش تا رصدگر از کنار جسم پرجرم دیگری مانند یک خوشه کهکشانی بگذرد و مسیرش خمیده شود. جسم میانی همگرایی یا عدسی گرانشی نامیده می‌شود. این پدیده یکی از پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام اینشتین است.

بر اساس نسبیت عام، جرم می‌تواند فضا-زمان را خمیده کند و در نتیجه یک میدان گرانشی بسازد که می‌تواند نور را منحرف کند. این پدیده را نخستین بار آرتور ادینگتون در سال ۱۹۱۹ در جریان یک خورشیدگرفتگی آزمود که در آن نور ستاره‌ای که از نزدیک خورشید می‌گذشت، کمی خم شد و در نتیجه مکان ظاهری ستاره کمی جابه‌جا شد.

با همگرایی گرانشی می‌توان اطلاعاتی درباره جسم میانی (عدسی) از جمله جرم آن به دست آورد.

همانطور که این بیانیه اشاره می‌کند، این کشف همچنین اولین تشخیص تایید شده همگرایی قوی با نشر و گسیل ۲۱ سانتی‌متری از یک کهکشان است.

این گسیل ۲۱ سانتی‌متری که «خط هیدروژن» نیز نامیده می‌شود، به خط طیفی الکترومغناطیسی اشاره می کند که با تغییر حالت انرژی اتم‌های خنثی هیدروژن ایجاد می‌شود. به عبارت دیگر، سیگنالی است که به عنوان نشانه‌ای از هیدروژن اتمی عمل می‌کند و توسط تلسکوپ‌های رادیویی با فرکانس پایین قابل تشخیص است.

پژوهشگران که یافته‌های خود را در مقاله‌ای در ماهنامه انجمن سلطنتی نجوم (Royal Astronomical Society) منتشر کردند، این سیگنال ضعیف را با استفاده از ترکیبی از تلسکوپ رادیویی GMRT و عدسی گرانشی شناسایی کردند.

همانطور که گفته شد، همگرایی یا عدسی گرانشی زمانی اتفاق می‌افتد که یک جرم عظیم، مانند یک خوشه کهکشانی، فضا-زمان را به دور خود منحنی کند. این انحنا مانند عدسی برای عبور نور عمل می‌کند و کهکشان‌ها، ستاره‌ها و سیگنال‌های دور را بزرگ می‌کند، به این معنی که می‌توان آن‌ها را راحت‌تر از زمین تشخیص داد.

این خط هیدروژن به شدت ضعیف است و فناوری‌های کنونی تلسکوپ‌ها قادر به شناسایی آن در فاصله ۴.۱ میلیارد سال نوری است. این فاصله با توجه به این واقعیت که هیدروژن اتمی یکی از اجزای اصلی تشکیل ستارگان است و تصور می‌شود که در کیهان اولیه فراوان بوده، فاصله نسبتا کمی است.

این کشف جدید این فاصله را بیش از دو برابر کرده است. بیانیه پژوهشگران به این واقعیت اشاره می‌کند که سیگنال شناسایی شده توسط آن‌ها زمانی از این کهکشان ساطع شده است که کیهان تنها ۴.۹ میلیارد سال سن داشته است. به عبارت دیگر، زمان نگاه به عقب در مورد این منبع، ۸.۸ میلیارد سال است.

دانشمندان به لطف این واقعیت که یک جرم بزرگ موجب ایجاد همگرایی گرانشی شده بود که بخشی از تصویر را با ضریب ۳۰ بزرگنمایی می‌کرد، توانستند چنین منبع سیگنال دوردستی را شناسایی کنند.

هیدروژن اتمی سوخت اولیه مورد نیاز برای تشکیل ستارگان است و هنگامی که گاز یونیزه داغ اطراف کهکشان سرد می‌شود، تشکیل می‌شود. سپس هیدروژن اتمی به هیدروژن مولکولی تبدیل می‌شود که نقش مهمی در تشکیل ستاره ایفا می‌کند.

نقش هیدروژن اتمی در شکل‌گیری ستارگان و منظومه‌های خورشیدی به این معنی است که این کشف می‌تواند برای دانشمندانی که به دنبال درک بهتر تکامل جهان در دوره‌های مختلف کیهانی هستند، ارزشمند باشد.

یاشوانت گوپتا، مدیر مرکز ملی اخترفیزیک رادیویی (NCRA) در هند می‌گوید: تشخیص هیدروژن خنثی در حال انتشار از کیهان دور بسیار چالش برانگیز است و یکی از اهداف علمی کلیدی GMRT بوده است. ما از این موضوع خوشحالیم. این یک نتیجه راهگشای جدید با GMRT است و امیدواریم که بتوان آن را تأیید کرد و در آینده بهبود بخشید.

گروهی که در زمینه کشف این سیگنال هیدروژن اتمی رکوردشکنی کردند، همچنین مشاهده کردند که جرم هیدروژن اتمی در کهکشان تقریباً دو برابر جرم ستاره‌ای آن است. این رصد، پتانسیل بزرگی را برای فهرست نویسی کهکشان‌های دوردست و افشای اسرار جهان اولیه با استفاده از تلسکوپ‌های رادیویی فرکانس پایین موجود و آینده نشان می‌دهد.