هر ده سال یک بار منجمان در آمریکا مطالعه‌اى را به نام “ارزیابى ده‌سالانه‌ی اخترشناسى و اخترفیزیک” (Astronomy and Astrophhysics Decadal Survey) انجام مى‌دهند که وضعیت نجوم را در گذشته و در حال حاضر بررسى کرده و مسیر نجوم را در دهه‌ی پیش رو پیشنهاد کرده و یا پیش‌بینى مى‌کند. براى این ارزیابى منجمان از سراسر کشور مقالاتی درباره‌ی موضوعات گوناگون نجومی می‌نویسند که در آن به وضعیت دانش نجوم در آن موضوع خاص و آنچه برای پیشرفت در آن موضوع از نظر ابزاری و تکنولوژی در آینده نیاز است، می‌پردازند. به این مقالات، مقالات سفید می‌گویند. سپس هیاتى از منجمان جمع‌بندى این مطالعات و ارزیابى‌ها را تهیه کرده و در اختیار نهادهاى گوناگون، از جمله کنگره‌ی آمریکا، قرار مى‌دهند تا براى تصمیم‌گیرى‌هاى اساسى از آن استفاده شود. تاکنون شش ارزیابی نجوم تهیه شده است (نخستین ارزیابی در سال ۱۹۶۴ بود). امسال نیز ارزیابی نجوم دهه‌ی ۲۰۲۰ در حال تنظیم و بررسی است. به همین منظور، اسطرلاب تصمیم گرفته است به مرور، خلاصه‌ای از برخی از مقاله‌های سفید ارزیابی دهه‌ی ۲۰۲۰ را منتشر کند. هفتمین مقاله‌ی این مجموعه به موضوع دوران بازیونش کیهان می‌پردازد. ——————————————————————————————————————————————————— تصور می‌شود که زمانی بین ۲۰۰ تا ۶۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ (انتقال‌به‌سرخ ۲۰ تا ۱۰) نخستین اجرام در هاله‌های ماده‌ی تاریک به وجود آمدند و با هم ترکیب شدند تا نسل‌های بعدی کهکشان‌ها را به وجود بیاورند. سپس این کهکشان‌ها آنقدر فوتونهای پرانرژی فرابنفش تولید کردند که همه‌ی گاز هیدروژن اطراف کهکشان‌ها را در محیط میان‌کهکشانی یونیزه کردند. به این دوره که تصور می‌شود زمانی بین ۶۰۰ تا ۹۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ (انتقال‌به‌سرخ ۱۰ تا ۶) شروع شده باشد، دوران بازیونش نام دارد. اینکه چگونه گاز هیدروژن خنثی در سراسر کیهان یونیزه می‌شود، هنوز مشخص نیست. دو تا از کاندیداهای اصلی عوامل بازیونش کیهان ستاره‌های پرجرم و سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم مرکزی کهکشان‌ها هستند. منجمان هنوز نمی‌دانند کدام منبع عامل اصلی بازیونش کیهان است. فوتونهای پرانرژی که توان یونیزه کردن هیدروژن را داشته باشند توسط ستاره‌های پرجرم تولید می‌شود. اما برای اینکه این فوتون‌ها به محیط میان‌کهکشانی برسند لازم است که از کانال‌های خالی از هیدروژن خنثی در محیط میان‌ستاره‌ای داخل کهکشان‌ها فرار کنند — کمیتی که به آن میزان فرار می‌گویند (در این باره اینجا بیشتر بخوانید). تلاش‌های بسیاری برای رصد فوتونهای پرانرژی و اندازه‌گیری میزان فرار در کهکشان‌های دور صورت گرفته است و تاکنون (تا زمان انتشار این مقاله‌ی سفید، تابستان ۲۰۱۹) ۳۶ کهکشان که فاصله و انتقال‌به‌سرخ‌شان مشخص است کشف شده‌اند که فوتونهای پرانرژی نشت می‌کنند. بیشتر این کهکشان‌ها، کهکشان‌هایی هستند که بر اثر پدیده‌ی عدسی گرانشی بزرگنمایی شده‌اند (تصویر پایین را ببینید). تصاویر کشیده‌‌شده‌ی کهکشانی در انتقال‌به‌سرخ ۲.۴ که بر اثر عدسی گرانشی بزرگنمایی شده است. مناطقی که تابش فوتونهای پرانرژی فرابنفش دارند با کادرهای رنگی نشان داده شده‌اند. تصویر از Rivera-Thorsen et al. 2019 دو پرسش اصلی‌ای که در این مقاله‌ی سفید مطرح شده است این است که ستاره‌های پرجرم چقدر فوتونهای یونیزه‌کننده تولید می‌کنند و این فوتون‌ها چگونه می‌توانند از کهکشان فرار کنند. دانش ما درباره‌ی میزان تولید فوتونهای یونیزه‌کننده در جمعیت‌های ستاره‌ای پرجرم بسیار محدود است. برای پیشرفت در این زمینه هم احتیاج به رصدهای دقیق‌تر (طیف‌سنجی با رزولوشن بالا) از ستاره‌های پرجرم با فراوانی فلزی کم داریم، و هم احتیاج به بهتر کردن مدل‌های جو ستاره‌ای و طیف‌های تئوری ستاره‌های داغ. مساله‌ی دیگر مطرح شده مربوط به نحوه‌ی فرار فوتونهای یونیزه‌کننده از محیط میان‌ستاره‌ای است. از آنجایی که محیط میان‌ستاره‌ای گاز هیدروژن خنثی دارد، فوتونهای پرانرژی را جذب می‌کند و مانع خروج آن‌ها از کهکشان می‌شود. تنها راه فرار این فوتون‌ها پیدا کردن تونل‌های خالی از هیدروژن خنثی است. اینکه این تونل‌ها چگونه به وجود می‌آیند و چه ویژگی‌ای عامل اصلی آن‌هاست، مشخص نیست. یکی از راه‌های پیشرفت در این زمینه، مطالعه‌ی تولید و فرار فوتونهای یونیزه‌کننده در کهکشان‌های نزدیک و تعمیم کشفیات به کهکشان‌های دور (آن‌هایی که در دوران بازیونش کیهان هستند) است. تلسکوپ فضایی جیمز وب (پرتاب در سال ۲۰۱۲) و تلسکوپ‌های ۳۰–متری که در آینده قرار است ساخته شوند (مانند تلسکوپ بزرگ اروپا، ELT، با قطر آینه‌ی ۳۹ متر) در این زمینه بسیار کمک‌کننده خواهند بود. این تلسکوپ‌ها به ما کمک خواهند کرد که بفهمیم ستاره‌های پرجرم چقدر فوتونهای یونیزه‌کننده تولید می‌کنند و چه کهکشان‌هایی آن‌ها را نشت می‌کنند و درنهایت چه کهکشان‌هایی به دوران تاریک کیهان با یونیزه‌کردن آن پایان داده‌اند. عنوان اصلی مقاله: Astro2020: The production and escape of ionizing photons from galaxies over cosmic time گردآوری: آیرین شیوایی
نویسندگان: Jane Rigby et al.
لینک اصلی مقاله: https://arxiv.org/abs/1905.05566
دسته‌ها: مقالات آموزشی
[…] کیهان (انتقال به سرخ بزرگ‌تر از ۶) اختصاص داده شده است (اینجا بیشتر راجع به دوران بازیونش بخوانید). محققان با بررسی […]