فاصله‌ی ۷،۸۰۰ ساله‌ نوری زمین تا خوشه‌ای ستاره‌ای چگونه محاسبه شد؟

مجله علمی ایلیاد - اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل، متعلق به ناسا و آژانس فضایی اروپا برای نخستین‌بار فاصله‌ی دقیق زمین را با یکی از قدیمی‌ترین اجرام موجود در جهان که خوشه‌ای کروی به‌نام «NGC6397» است، اندازه‌گیری کردند که یکی از نزدیک‌ترین خوشه‌ها به زمین محسوب می‌شود. براساس اندازه‌گیری جدید، NGC6397 در فاصله ۷،۸۰۰ سال نوری نسبت به زمین قرار دارد. فقط ۳ درصد خطا در این اندازه‌گیری وجود دارد و حتی می‌تواند سن جهان را هم تخمین بزند.

وقتی می‌خواهید اندازه‌ی اتاقی را بدانید، از متر نواری برای محاسبه ابعاد آن استفاده می‌کنید. اما نمی‌توانید از این متر نواری، برای اندازه‌گیری فواصل عظیم در فضا استفاده کنید. تا به امروز، دانشمندان هیچ روش دقیقی برای اندازه‌گیری دقیق فاصله‌ی زمین با برخی از قدیمی‌ترین اجرام موجود در جهان نداشتند. از جمله این اجرام، می‌توان به گروه باستانی از ستارگان در بیرون از صفحه‌ی کهکشان راه‌شیری موسوم به خوشه‌های کروی اشاره کرد.

فاصله‌ی تقریبی ما با خوشه‌های کروی راه‌شیری با مقایسه‌ی روشنایی رنگ‌های ستارگان با مدل‌های نظری و مشاهده‌ی ستاره‌های محلی به‌دست آمد. اما دقت این تخمین‌ها فرق می‌کند؛ ۱۰ الی ۲۰ درصد عدم قطعیت وجود دارد.

دکتر «تام براون» از موسسه‌ی علوم تلسکوپ فضایی و همکارانش، توانستند با بهره‌گیری از تلسکوپ فضایی هابل از مثلثات، برای اندازه‌گیری دقیق فاصله‌ی NGC6397 استفاده کنند. NGC6397 یکی از نزدیک‌ترین خوشه‌های کروی به زمین است. آن‌ها محاسبه کردند که NGC6397 تقریبا ۱۳.۴ میلیارد سال قدمت دارد و مدت کوتاهی پس از انفجار بزرگ، به‌وجود آمده است.

دکتر براون گفت: «خوشه‌های کروی به قدری قدیمی هستند که به‌نظر می‌رسد حتی سنی بیشتر از سن جهان داشته باشند. فاصله‌ی دقیق ما با خوشه‌های کروی به‌عنوان مرجعی در مدل‌های ستاره‌ای برای مطالعه‌ی خصوصیات جمعیت‌های ستاره‌ای پیر و جوان مورد استفاده قرار می‌گیرد. هر مدلی که با اندازه‌گیری‌ها مطابقت داشته باشد، به ما اطمینان بیشتری در به کارگیری آن مدل در مورد ستاره‌های دوردست می‌دهد. تا به امروز، ما فقط فاصله‌ی دقیق زمین با خوشه‌های جوانترِ واقع در درون راه‌شیری را می‌دانستیم، زیرا به زمین نزدیک هستند.»

تقریباً ۱۵۰ خوشه‌ی کروی در خارج از صفحه‌ی پُرستاره‌ی جوان راه‌شیری گردش می‌کنند. این توده‌های کروی و متراکم که حاوی صدها هزار ستاره هستند، از نخستین سکونت‌گاه‌های کهکشان ما به‌شمار می‌روند. اخترشناسان از اختلاف منظر یا همان «پارالاکس» مثلثاتی برای تشخیص فاصله‌ی ما با این خوشه، استفاده کردند. این روش به اندازه‌گیری جابه‌جایی کوچک موقعیت جرمی می‌پردازد. هابل حرکت اندک ستاره‌های خوشه، ناشی از حرکت زمین به دور خورشید را اندازه گرفت. دکتر براون و همکارانش برای اندازه‌گیری دقیق فاصله نسبت به NGC6397، از روش خلاقانه‌ای استفاده کردند.

آن‌ها فاصله‌ی نسبت به ستاره‌های تپنده‌ای مثل متغیرهای قیقاووسی را هم اندازه گرفتند. این ستاره‌های تپنده، نشانگرهای فاصله‌ی قابل اطمینانی برای اخترشناسان هستند و آن‌ها از این نشانگرها برای محاسبه‌ی دقیق آهنگ انبساط جهان استفاده می‌کنند. دوربین میدان عریض هابل، توانست پارالاکس ستاره‌های خوشه‌ی NGC6397 را اندازه بگیرد.

دکتر «استفانو کازرتانو» از دانشگاه جان هاپکینز و موسسه‌ی علوم تلسکوپ فضایی، گفت: «چون ما به تعدادی از ستارگان نگاه می‌کنیم، می‌توانیم اندازه‌گیری بهتری در مقایسه با زمانی که به ستاره‌ی متغیر قیقاووسی نگاه می‌کنیم، انجام دهیم. امکان دستیابی به ۱ درصد درستی هم با توجه به داده‌های به‌دست آمده وجود دارد.» یافته‌های گروه تحقیقاتی در نشریه‌ی Astrophysical Journal منتشر شده است.

نوشته: SciNews
ترجمه: منصور نقی‌لو - مجله علمی ایلیاد