کشف هیدروژن اتمی در دوردست ترین کهکشان ها

هیدروژن رایج ترین عنصر در جهان است و به شکل یک اتم یا در یک مولکول جفت شده است. هیدروژن اتمی می تواند با تغییر حالت کوانتومی، نور خاصی را ساطع کند که به خط ۲۱ سانتی متری معروف است چراکه معادل طول موج خاص رادیویی آن است. جالب اینجاست که مشاهدات جدید توانسته این تابش را در دورترین کهکشان کشف کنند.

به گزارش سیناپرس،محققان توضیح می دهند: ساده ترین اتم هیدروژن از یک پروتون و یک الکترون ساخته شده است. ذرات بنیادی کمیتی نیز وجود دارند که به آن اسپین می گویند و کم انرژی ترین پیکربندی زمانی است که اسپین این دو ذره در جهت مخالف باشد. اما اغلب، زمانی که هیدروژن تشکیل می ‌شود یا با چیزهای دیگر برهم‌کنش می‌ کند، در همان جهت قرار می ‌گیرند. بنابراین با گذشت زمان، سیستم مقداری انرژی آزاد می کند. این انرژی، انتشار رادیویی است که ستاره شناسان به دنبال آن بوده اند.

رکورددار قبلی برای تشخیص دورترین خط ۲۱ سانتی متری ۴.۱ میلیارد سال پیش این امواج رادیویی را ساطع کرده است اما تشخیص جدید این فاصله را بیش از دو برابر کرده و ۸.۸ میلیارد سال در سراسر جهان سفر کرده است. به گفته محققان تشخیص این انتشار به لطف وجود یک لنز گرانشی امکان پذیر بود. یک کهکشان بیضوی متراکم در پیش زمینه که در فاصله ۱.۸ میلیارد سال نوری از ما قرار دارد، فضا-زمان را با جرم خود منحرف کرده و این هیدروژن اتمی از کهکشانی در پشت آن می آید که نور آن به میزان قابل توجهی بزرگ شده است.

پروفسور نیروپام روی (Nirupam Roy) از مؤسسه علوم هند و محقق این مطالعات، در بیانیه ای گفت: در این مورد خاص، بزرگنمایی سیگنال حدود ۳۰ بود که به ما امکان می داد تا انتقال قرمز را ببینیم.

پروفسور روی در ادامه گفت: انتقال سرخ کمیتی است که توسط ستاره‌ شناسان اندازه ‌گیری شده و متناسب با فاصله‌ی یک جسم در جهان است. به دلیل انبساط کیهان در فواصل کیهانی، نور ساطع شده از اجسام به سمت قسمت قرمز طیف نور مرئی منتقل شده و از این رو به تغییر قرمز معروف است.

دکتر آرناب چاکرابورتی (Arnab Chakraborty) از دانشگاه مک گیل افزود: به دلیل فاصله بسیار زیاد تا کهکشان، خط انتشار ۲۱ سانتی‌متری تا زمانی که سیگنال از مبدأ به تلسکوپ می ‌رسید، به ۴۸ سانتی‌متر تغییر کرد.

با این اندازه گیری ها، تیم تحقیقاتی قادر به تخمین مقدار هیدروژن اتمی در کهکشان شد. ارزش آن معادل ۹۰۰ میلیارد خورشید است که تقریباً دو برابر جرم تخمینی ستارگان آن کهکشان است. لازم به ذکر است این مشاهدات به لطف استفاده از تلسکوپ رادیویی غول پیکر متروویو (GMRT) ارتقا یافته امکان پذیر شد که این رصدخانه در نارایانگاون هند واقع شده است.

شرح کامل این پژوهش در مجله تخصصی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است.

مترجم: مهدی فلاحی پناه