اخترشناسان با استفاده از میرکت یک لیزر کیهانی را در نیمه راه کیهان کشف کردند

آفریقای جنوبی - خبرگزاری اخباری

اخترشناسان با استفاده از میرکت یک لیزر کیهانی را در نیمه راه کیهان کشف کردند

در یک گام مهم برای اخترفیزیک، یک تیم بین‌المللی از اخترشناسان با بهره‌گیری از قدرت تلسکوپ رادیویی میرکت در آفریقای جنوبی، کشف یک پدیده کیهانی فوق‌العاده را اعلام کردند: یک «گیگالیزر». این مگامیزر هیدروکسیلی فوق‌العاده درخشان، که در فاصله بیش از 8 میلیارد سال نوری قرار دارد، دورترین و پرانرژی‌ترین نمونه از نوع خود است که تا کنون مشاهده شده و نگاهی بی‌سابقه به ادغام‌های خشونت‌آمیز کهکشانی که کیهان اولیه را شکل داده‌اند، ارائه می‌دهد.

کیهان پر از شگفتی‌هاست، از جمله نوعی جذاب از «لیزر فضایی» که به نام مگامیزر (Mega-Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) شناخته می‌شود. به طور خاص، مگامیزرهای هیدروکسیلی (OHM) انتشار امواج رادیویی فوق‌العاده درخشانی هستند که هنگام برخورد کهکشان‌های غنی از گاز تولید می‌شوند. این فرآیند گاز را فشرده کرده و ذخایر بزرگی از مولکول‌های هیدروکسیل (OH-) را برای تقویت انتشار امواج رادیویی تحریک می‌کند. این سیگنال‌های فوق‌العاده قوی مانند فانوس‌های دریایی کیهانی عمل می‌کنند و به دانشمندان امکان مطالعه رویدادهای دوردست و پرانرژی را می‌دهند.

آنچه این کشف را به ویژه قابل توجه می‌کند، فاصله عظیم این جرم است. در حالی که بررسی‌های قبلی OHM به مقادیر انتقال به سرخ z = 0.25 (حدود 3.5 میلیارد سال نوری) محدود شده بودند، تیم میرکت محدودیت‌های تشخیص را تا z = 1.027 افزایش داد. این بدان معناست که نور این گیگالیزر سفر خود را به سمت ما زمانی آغاز کرده که کیهان تنها حدود 6 میلیارد سال عمر داشته است – کمتر از نیمی از سن کنونی آن. این کشف آن را به دورترین و پرانرژی‌ترین مگامیزری تبدیل می‌کند که تا کنون کشف شده و افق‌های کاملاً جدیدی را برای تحقیق و مطالعه شرایط در کیهان اولیه می‌گشاید.

همانطور که تیم در مطالعه خود اشاره می‌کند، که برای انتشار در «یادداشت‌های ماهانه انجمن سلطنتی نجومی» پذیرفته شده است، این کشف تا حدی به دلیل حساسیت بالای میرکت در طول موج‌های سانتی‌متری و الگوریتم‌های پیچیده و پلتفرم محاسباتی قدرتمند آن بوده است. این امر همچنین توسط یک کهکشان عظیم در پیش‌زمینه که منبع نور را تقویت کرده است – پدیده‌ای که به عنوان عدسی گرانشی شناخته می‌شود – امکان‌پذیر شده است. این تلسکوپ کیهانی طبیعی مانند یک ذره‌بین عمل کرده و سیگنال گیگالیزر را به اندازه‌ای قوی کرده که قابل تشخیص باشد.

دکتر تاتو ماناملا، پژوهشگر فوق‌دکترا در دانشگاه پرتوریا و نویسنده اصلی مطالعه جدید، در یک بیانیه مطبوعاتی از رصدخانه رادیو نجوم آفریقای جنوبی (SARAO) توضیح داد: «این سامانه واقعاً فوق‌العاده است. ما معادل رادیویی یک لیزر را در نیمه راه کیهان مشاهده می‌کنیم. نه تنها این، بلکه در طول سفر خود به سوی زمین، امواج رادیویی توسط یک کهکشان پیش‌زمینه که کاملاً هم‌تراز اما نامرتبط است، بیشتر تقویت می‌شوند. این کهکشان مانند یک عدسی عمل می‌کند، همانطور که یک قطره آب روی شیشه پنجره عمل می‌کند، زیرا جرم آن فضای-زمان محلی را خم می‌کند. بنابراین ما یک لیزر رادیویی داریم که قبل از شناسایی توسط تلسکوپ رادیویی قدرتمند میرکت، از یک تلسکوپ کیهانی عبور می‌کند – همه اینها با هم یک کشف شگفت‌انگیز و تصادفی را ممکن می‌سازد.»

در حالی که مکانیسم فیزیکی پشت OHMها بسیار شبیه به آنچه در زمین استفاده می‌شود است، مگامیزرها در طول موج‌های بسیار بلندتر (18 سانتی‌متر) عمل می‌کنند و آنها را به جای نور مرئی در طیف رادیویی قرار می‌دهند. درخشندگی استثنایی این سامانه تازه کشف شده (HATLAS J142935.3–002836) تیم میرکت را بر آن داشت تا آن را «گیگالیزر» بنامند، که بر انرژی عظیم منتشر شده و قابلیت دید آن در فواصل کیهانی بزرگ تأکید می‌کند. این کشف نه تنها رکوردهای فاصله را برای تشخیص مگامیزرها گسترش می‌دهد، بلکه نوری بر شرایط افراطی که این پدیده‌های کیهانی در آن رخ می‌دهند نیز می‌افکند.

پروفسور راجر دین، همکار نویسنده و مدیر موسسه بین‌دانشگاهی نجوم داده‌محور (IDIA)، تأکید کرد: «این نتیجه یک نمایش قدرتمند از آنچه میرکت می‌تواند انجام دهد، هنگامی که با زیرساخت محاسباتی پیشرفته، خطوط لوله پردازش داده مناسب و پرسنل پشتیبانی نرم‌افزاری بسیار آموزش‌دیده ترکیب شود.» وی افزود: «این ترکیب هم‌افزایی، دانشمندان جوان آفریقای جنوبی، مانند دکتر ماناملا، را قادر می‌سازد تا علم پیشرفته را رهبری کرده و با بهترین‌های جهان رقابت کنند.» این موضوع بر اهمیت رو به رشد آفریقای جنوبی در نجوم جهانی و تعهد آن به پرورش استعدادهای علمی تأکید می‌کند.

در همان مجموعه داده‌ها، تیم همچنین یک خط جذب هیدروژن اتمی خنثی (Hi) را که قبلاً ناشناخته بود، کشف کرد. این نتایج و نسبت سیگنال به نویز بالا که تنها با 4.7 ساعت زمان مشاهده به دست آمد، پتانسیل میرکت و آرایه کیلومتر مربع (SKA) آینده را برجسته می‌کند. این همکاری بین‌المللی، که شامل 16 کشور شرکت‌کننده است، بر قدرت ترکیبی آرایه میرکت و رصدخانه رادیو نجوم مرچیسون (MRO) در استرالیای غربی تکیه خواهد کرد و وعده کشفیات انقلابی بیشتری را می‌دهد.

همانطور که دکتر ماناملا اشاره کرد: «این تازه آغاز راه است. ما نمی‌خواهیم فقط یک سامانه پیدا کنیم – ما می‌خواهیم صدها تا هزاران سامانه پیدا کنیم. در اینجا در دانشگاه پرتوریا، ما در حال انجام بررسی‌های سیستماتیک از کیهان هستیم و خطوط لوله محاسباتی و الگوریتم‌های مورد نیاز را برای گشودن این مرز رصدی پیش از، و در نهایت با، آرایه کیلومتر مربع می‌سازیم.» این رویکرد بلندپروازانه بر تعهد به پیشبرد مرزهای دانش نجومی تأکید می‌کند.

خبرگزاری اخباری