کشف اسرار پنج دقیقه نخست جهان با اندازه گرفتن هلیوم کیهانی

به گزارش سرویس اجتماعی خبر ناب به نقل از همشهری - یکتا فراهانی: جهان حدود ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش از حالتی بسیار داغ و چگال آغاز به انبساط کرد. در چند دقیقه نخست، شرایط به گونه ای بود که هسته های عناصر سبکی مانند هلیوم شکل گرفتند. مقدار این عناصر به شرایط فیزیکی آن دوران وابسته است و از همین رو، اندازه گیری دقیق آن ها می تواند اطلاعات مهمی درباره تاریخ اولیه جهان ارائه دهد. اکنون پژوهشگران با بررسی ۱۵ کهکشان دوردست که ترکیب شیمیایی نسبتاً دست نخورده ای دارند، توانسته اند اندازه گیری فراوانی هلیوم اولیه را با دقتی کم سابقه انجام دهند.

کپسول های زمانی کیهانی

یکی از دشواری های بررسی جهان اولیه این است که ستاره ها و نسل های بعدی آن ها در طول میلیاردها سال، ترکیب شیمیایی کهکشان ها را تغییر داده اند؛ بنابراین، اندازه گیری فراوانی اولیه عناصر به روش هایی نیاز دارد که این تغییرات بعدی را تاحدامکان در نظر بگیرند.

پژوهشگران در این مطالعه به جای تکیه بر نمونه های بزرگ و متنوعی از کهکشان ها، ۱۵ کهکشان کوچک و دوردست را انتخاب کردند که از نظر شیمیایی نسبتاً دست نخورده باقی مانده اند. این کهکشان ها به دلیل حفظ نشانه هایی از ترکیب شیمیایی اولیه، مانند کپسول های زمانی کیهانی عمل می کنند.

اندازه گیری با دقت ۰٫۵ درصد

گروه پژوهشی برای انجام این بررسی، از تلسکوپ بزرگ دوقلو یا Large Binocular Telescope استفاده کرد و در مجموع ۱۳۰ ساعت داده رصدی به دست آورد.

دانشمندان با بررسی هم زمان بیش از ۱۰ خط طیفی هلیوم و ۱۵ خط طیفی هیدروژن، توانستند برخی از منابع خطا را که در اندازه گیری های پیشین اهمیت کمتری به آن ها داده شده بود، شناسایی و اصلاح کنند.

نتیجه این بود که عدم قطعیت اندازه گیری فراوانی هلیوم اولیه به حدود ۰٫۵ درصد رسید؛ یعنی تقریباً سه برابر دقیق تر از برآوردهای پیشین. نتایج این پژوهش در قالب پنج مقاله در مجله علمی The Astrophysical Journal منتشر شده اند.

نقش هلیوم

به گزارش ScienceDaily هلیوم یکی از مهم ترین سرنخ ها برای بازسازی شرایط جهان در نخستین دقایق پس از مهبانگ است. مقدار هلیومی که در آن دوره شکل گرفته، به شرایط فیزیکی جهان اولیه و ویژگی های ذرات بنیادی وابسته بوده است.

به همین دلیل، اندازه گیری دقیق این عنصر تنها اطلاعاتی درباره ترکیب شیمیایی جهان ارائه نمی کند؛ بلکه راهی برای بررسی مدل های فیزیکی مربوط به آغاز تحول کیهان نیز به شمار می رود.

پژوهشگران با استفاده از اندازه گیری جدید توانستند تعداد خانواده های نوترینو را در چارچوب مدل های مورد بررسی محاسبه کنند. نوترینوها ذرات بنیادی بسیار سبکی هستند که در تحول جهان اولیه نقش دارند.

این خبر توسط سایت همشهری آنلاین منتشر شده و خبر ناب صرفا آن را به اشتراک گذاشته است.

منبع : همشهری آنلاین