حلقه‌ی درخشان اینشتین تصویر یک زایشگاه کیهانی اولیه را آشکار کرد
یکی از تماشایی‌ترین حلقه‌های اینشتین که تاکنون در فضا دیده شده است، به نام حلقه‌ی مذاب، به دانشمندان کمک کرد تا آنچه را در یک کهکشان در زمان‌های ابتدایی کیهان روی داده مشاهده کنند.
چندی پیش بود که هابل تصویری تماشایی از یک حلقه‌ی اینشتین به نمایش گذاشت. لکه‌های نوری که با عنوان «حلقه‌ی مذاب» (Molten Ring) شناخته می‌شوند و در حقیقت نور کشیده شده و اعوجاج یافته توسط میدان‌های گرانشی هستند، تصویر بزرگنمایی شده‌ی یک کهکشان را نشان می‌دهد که نور آن ۹٫۴ میلیارد سال را طی کرده تا به ما برسد. اکنون این بزرگنمایی به ما اطلاعاتی نادر درباره‌ی شکل‌گیری یک زایشگاه ستاره‌ای در زمانی که جهان هنوز در مراحل ابتدایی شکل‌گیری بوده، می‌دهد.
سیر تکاملی اولیه‌ی کیهان، زمان دشواری برای شناسایی و درک است. آن‌طور که دریافته‌ایم، ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش انفجاری روی داد و آن‌طور که می‌دانیم پس از گردوغبار شدید ناشی از مهبانگ (BigBang) نخستین نور حدود ۱ میلیارد سال بعد پدیدار شد. سفر نور از این زمان محو و منبع نوری آن کوچک است و گردوغبار بسیاری هم آن را پنهان کرده است.
حتی درخشان‌ترین اجرام هم دیدنشان از میان این دریای فضا-زمان دشوار است، بنابراین در درک ما از چگونگی شکل‌گیری جهان از سوپ کیهانی اولیه، خلأ بزرگی وجود دارد. اما گاهی خود جهان به ما برای آشکارسازی این نورهای کم‌سو و دور کمک می‌کند و آن هنگامی است که یک جرم عظیم میان ما و جرم دورتر قرار می‌گیرد و به دلیل انحنای گرانشی فضا-زمان در اطراف جرم نزدیک‌تر یک اثر بزرگنمایی روی می‌دهد.
هر نوری که از میان این محدوده از فضا-زمان می‌گذرد، از این انحنا پیروی می‌کند و به‌صورت بزرگنمایی شده و چندگانه وارد تلسکوپ‌های ما می‌شود. این نور تصاویری را شکل می‌دهد که به حلقه‌های اینشتین معروف هستند زیرا چنین خاصیتی توسط «آلبرت اینشتین» (Albert Einstein) پیش‌بینی شده بود.
خود این پدیده «لنز گرانشی» (Gravitational Lensing) نام دارد و طی آن نه تنها تصویر بسیار شگفت‌انگیزی به ما می‌رسد، بلکه فرصت‌های درخشانی هم در اختیار ما قرار می‌دهد تا قابلیت‌های بزرگنمایی تلسکوپ‌ها را با توانایی‌های کیهانی ترکیب کنیم و چیزهایی را ببینیم که از راه دیگری به‌جز این واضح نبودند یا اصلا دیده نمی‌شدند.
طرحی گرافیکی از لنز گرانشی
Credit: NASA, ESA & L. Calçada
«حلقه‌ی مذاب» (Molten Ring) که به‌طور رسمی GAL-CLUS-022058s نامیده می‌شود، یک حلقه‌ی اینشتین است که بزرگنمایی آن توسط میدان گرانشی در اطراف خوشه‌ی بزرگ کهکشانی در صورت فلکی «کوره» (Fornax) انجام می‌شود. تأثیر گرانشی این خوشه‌ی کیهانی به اندازه‌ای قوی است که کهکشان دور نه تنها به صورت چهار تصویر دارای اعوجاج، بلکه ۲۰ برابر هم بزرگ‌تر دیده می‌شود.
هنگامی که این پدیده‌ی شگفت‌انگیز کیهانی با قدرت تلسکوپ فضایی هابل ترکیب می‌شود، تصاویر به‌دست آمده به اندازه‌ی مشاهدات انجام شده با یک تلسکوپ با دهانه‌ای به بزرگی ۴۸ متر دقیق و واضح است. تیمی از پژوهشگران به سرپرستی «آناستازیو دیاز-سانچز» (Anastasio Díaz-Sánchez) از «دانشگاه پلی‌تکنیک کارتاگنا» (Universidad Politécnica de Cartagena) اسپانیا با استفاده از این تصاویر دریافت که نور کهکشان ۹٫۴ میلیارد سال نوری سفر کرده است.
این یعنی نور کهکشان از زمانی به ما رسیده که ستاره‌سازی در آن با سرعت فوق‌العاده‌ای روی می‌دهد و هزار برابر سریع‌تر از تشکیل ستاره در کهکشان راه شیری امروز است. آشنایی بیشتر با این دوره از تشکیل ستارگان در تاریخ کیهان می‌تواند به ما در درک چگونگی تکامل کهکشان‌های امروزی کمک کند زیرا معمولا به دلیل فاصله‌ی بسیار زیاد و پنهان شدن توسط گاز و گردوغبار میانی، به‌خوبی نمی‌توانیم این کهکشان‌های دوردست را ببینیم.
تصویر کهکشان دوردست با گذر از عدسی گرانشی به‌صورت چهار تصویر اعوجاج یافته دیده می‌شود.
Credit: Díaz-Sánchez et al., ApJ, 2021
با استفاده از تصاویر هابل، پژوهشگران توانستند اثر لنز گرانشی را مدل‌سازی کنند تا از لکه‌ها و تصاویر چندگانه در حلقه‌ی مذاب، به شکل اصلی کهکشانی که آن را ایجاد کرده دست یابند. دیاز-سانچز گفت: «چنین مدلی تنها با تصویربرداری هابل قابل دستیابی است. هابل به ما کمک کرد تا چهار تصویر تکراری و توده‌های ستاره‌ای کهکشان را شناسایی کنیم.»
طبق مقاله‌ی منتشر شده در «استروفیزیکال ژورنال» (The Astrophysical Journal) بررسی پژوهشگران نشان داد که کهکشان در دنباله‌ی اصلی کهکشان‌های ستاره‌ساز که رابطه‌ای میان جرم کهکشان و نرخ تشکیل ستارگان است، قرار دارد و ستاره‌های جدید با نرخ ۷۰ تا ۱۷۰ برابر جرم خورشید در سال متولد می‌شوند. در مقابل، کهکشان راه شیری دارای نرخ تشکیل ستاره تنها چند برابر جرم خورشید در سال است.
هنوز چیزهای زیادی درباره‌ی کیهان اولیه و شیوه‌ی تشکیل ستارگان نمی‌دانیم اما هم‌ترازی‌های تصادفی مانند حلقه‌ی مذاب، به ما کمک می‌کنند تا راز آن‌ها را فاش کنیم.
عکس کاور: حلقه‌ی مذاب (مولتن)
Credit: Saurabh Jha/Rutgers, The State University of New Jersey
منبع: Science Alert
