سفردرزمان با”جیمزوب”

جرعه ای ازجهان اش

بهارسدات موسوی

[ گزارش ازپژوهش هایازه ]

اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، نقش باستان‌شناس‌های کیهانی را ایفا کردند و بیش از ۱۰۰ کهکشان صفحه‌ای را از دوره‌ای تا ۱۱ میلیارد سال پیش مورد بررسی قرار دادند. درست همان‌طور که آثار باستانی کشف‌شده روی زمین داستان انسان‌ها را بازگو می‌کنند، این کهکشان‌ها نیز می‌توانند داستان کهکشان راه شیری را روایت کنند.

هدف این پژوهش، درک چرایی ساختار کهکشان‌هایی مانند راه شیری بود؛ کهکشان‌هایی که از یک دیسک ضخیم از ستارگان تشکیل شده‌اند و در دل آن ها یک دیسک نازک قرار دارد. هر یک از این دیسک‌ها، جمعیتی متفاوت از ستارگان را با حرکت‌های خاص خود در بر دارند.

به گزارش اسپیس، گروه پژوهشی قصد داشتند بفهمند این ساختار «دولایه» چگونه و چرا شکل می‌گیرد. آن ها به سراغ ۱۱۱ کهکشان دیسکی رفتند که از دید ناظران زمینی به‌صورت «لبه‌ای» یا از پهلو دیده می‌شوند. این نخستین بار بود که ساختار دیسک ضخیم و دیسک نازک در کهکشان‌هایی که در مراحل ابتدایی شکل‌گیری جهان وجود داشتند از حدود ۲٫۸ میلیارد سال پس از مه‌بانگ، بررسی می‌شد.

رهبر تیم، تاکافومی تسوکویی از دانشگاه ملی استرالیا، در بیانیه‌ای گفت: این اندازه‌گیری منحصر‌به‌فرد از ضخامت دیسک‌ها در انتقال به سرخ بالا یعنی در زمان‌های دوردست کیهانی، معیاری برای مطالعات نظری است که تنها با کمک جیمز وب ممکن شده است. به طور معمول ستاره‌های قدیمی‌ترِ دیسک ضخیم بسیار کم‌نور هستند و ستاره‌های جوانِ دیسک نازک، کل کهکشان را تحت‌الشعاع قرار می‌دهند.

اما به‌لطف وضوح بالای جیمز وب و توانایی منحصربه‌فردش در عبور از غبار و نمایان ساختن ستارگان کم‌نور و پیر، اکنون می‌توان ساختار دوسطحی کهکشان‌ها را شناسایی و ضخامت هر بخش را به‌طور جداگانه اندازه گرفت.

گام نخست گروه تحقیقاتی، دسته‌بندی ۱۱۱ کهکشان به دو گروه بود: کهکشان‌های دارای دیسک دوتایی و کهکشان‌های تک‌دیسکه.

نتایج نشان داد که کهکشان‌ها ابتدا دیسک ستاره‌ای ضخیم خود را تشکیل می‌دهند و سپس در مرحله‌ای بعدی، دیسک نازک در دل آن شکل می‌گیرد.

پژوهشگران معتقدند که زمان‌بندی این فرآیند به جرم کهکشان بستگی دارد. کهکشان‌های پرجرمِ تک‌دیسکه حدود هشت میلیارد سال پیش در جهانی که تقریبا ۱۴ میلیارد سال سن دارد به ساختار دوتایی تبدیل شدند و دیسک نازک در آن ها شکل گرفت. کهکشان‌های کم‌جرم‌تر این تحول را حدود چهار میلیارد سال پیش طی کردند.

امیلی ویسنوسکی، از اعضای تیم تحقیق و پژوهشگر دانشگاه ملی استرالیا، در بیانیه‌ای گفت: این نخستین‌بار است که می‌توان دیسک‌های نازک ستاره‌ای را در انتقال به سرخ بالا مشاهده کرد. چیزی که واقعا نوآورانه است، این است که می‌توان زمان آغاز شکل‌گیری این دیسک‌ها را کشف کرد. این که دیسک‌های نازک را هشت میلیارد سال پیش یا حتی زودتر در جای خود ببینیم، بسیار شگفت‌انگیز بود.

در ادامه، گروه تحقیقاتی تلاش کرد مشخص کند چه چیزی باعث این تحولات در کهکشان‌ها می‌شود. برای این منظور، آنها فراتر از نمونه‌ی ۱۱۱ کهکشان رفتند و بررسی کردند که گاز‌ها چگونه در اطراف آن ها حرکت می‌کنند.

آن ها از داده‌های حرکت گاز‌ها که توسط آرایه میلی‌متری/ زیرمیلی‌متری بزرگ آتاکاما (ALMA) که مجموعه‌ای از ۶۶ آنتن در شمال شیلی است که به‌صورت یک تلسکوپ واحد عمل می‌کند و سایر رصدخانه‌های زمینی جمع‌آوری شده بود، بهره گرفتند.

این داده‌ها نشان داد که در جهان ابتدایی، گاز‌های آشفته باعث انفجار‌های شدید تشکیل ستاره‌ها می‌شوند و به‌این‌ترتیب، دیسک ضخیم ستاره‌ای کهکشان‌ها شکل می‌گیرد. با شکل‌گیری این ستاره‌ها، گاز به‌تدریج پایدار و از آشفتگی خارج می‌شود و نازک‌تر می‌گردد و این آغاز تشکیل دیسک نازک در دل دیسک ضخیم است.

گروه تحقیقاتی می‌گوید این فرآیند در کهکشان‌های پرجرم و کم‌جرم زمان متفاوتی می‌برد؛ چراکه کهکشان‌های پرجرم گاز را کارآمدتر به ستاره تبدیل می‌کنند. در نتیجه، منابع گاز سریع‌تر مصرف می‌شود و این کهکشان‌ها زودتر به مرحله‌ای می‌رسند که دیسک نازک‌شان شکل بگیرد.

این یافته‌ها با وضعیت کهکشان راه شیری نیز همخوانی دارد. بازه زمانی این تحولات مطابق با دوره‌ای است که به‌نظر می‌رسد راه شیری دیسک نازک خود را شکل داده است.

در مجموع، پژوهش تیم نشان می‌دهد که تلسکوپ جیمز وب قادر است به گذشته‌های دور کیهان بنگرد و کهکشان‌هایی را بیابد که فرآیند تکامل‌شان با

کهکشان ما مشابه است. کهکشان‌هایی که همچون «جانشینانی تاریخی» داستان راه شیری را بازگو می‌کنند. گام بعدی این تحقیق، افزودن داده‌های بیشتر برای سنجش پایداری این روابط و یافته‌ها خواهد بود.

تسوکویی می‌گوید: هنوز چیز‌های زیادی برای کشف وجود دارد. می‌خواهیم اطلاعاتی را که معمولا از کهکشان‌های نزدیک به‌دست می‌آید مانند حرکت ستاره‌ها، سن و فلزینگی یعنی میزان عناصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم را نیز اضافه کنیم.

با انجام این کار، می‌توانیم درکمان را درباره تشکیل دیسک‌ها در کهکشان‌های نزدیک و دور به هم پیوند دهیم و فهم‌مان را از فرگشت کهکشان‌ها دقیق‌تر کنیم.

 

جشن ۳ سالگی تلسکوپ «جیمز وب»

تلسکوپ فضایی «جیمز وب»، ۳ سال توسعه علوم نجوم و اخترفیزیک را با تصویر جدید و خیره کننده‌ای از سحابی «NGC ۶۳۳۴ » مشهور به «پنجه گربه» جشن گرفت.

تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) سه سال تحول در علم را با تصویری جدید و جالب از سحابی «پنجه گربه» که یک مهد وسیع از ستاره‌هاست که در حدود ۴۰۰۰ سال نوری از زمین در صورت فلکی کژدم واقع شده است، جشن گرفت.

این تصویر که به تازگی منتشر شده، یک بخش از این سحابی را که به دلیل ظاهر متمایز و شبیه به کف پای گربه با ساختارهای بزرگ و دایره‌ای است، ارائه می‌دهد.

دانشمندان می‌گویند این تصویر جدیدترین نمایشی است که این تلسکوپ پیشگام ارائه می‌دهد.

شاون دوماگال-گلدمن(Shawn Domagal-Goldman)، مدیر بخش فعالیت‌های اخترفیزیک در دفتر مرکزی ناسا در واشنگتن می‌گوید: سه سال از ماموریت «جیمز وب» می‌گذرد و این تلسکوپ فضایی همچنان به پیشروی خود ادامه می‌دهد.

آژانس فضایی اروپا(ESA) برای احترام به سه سال خدمات این تلسکوپ، این تصویر را به اشتراک گذاشت.

در این تصویر، ابر وسیعی از گاز و گرد و غبار، شکل‌گیری ستارگان جدید را به نمایش می‌گذارد. آژانس فضایی اروپا می‌گوید علت درخشش لاجوردی آن احتمالاً نور ستاره‌های روشن آن یا یک منبع پنهان در نزدیکی آن است.

تلسکوپ «جیمز وب» در طول سه سال فعالیت خود، منشأ کشفیات علمی و شگفتی بصری زیادی بوده است. این تلسکوپ، اولین تصویر مستقیم از یک سیاره فراخورشیدی و یک «حلقه اینشتین» را ثبت کرد. یک نگاه اجمالی و مسحور کننده از کهکشان Sombrero را به ما هدیه داد و حتی تصویری بدیع از سیاره اورانوس را برای ما فراهم کرد.

طول سحابی «پنجه گربه» حدود ۸۰ تا ۹۰ سال نوری تخمین زده می‌شود و کمی بزرگتر از ماه کامل در آسمان ما به نظر می‌رسد. این تصویر، توانایی اصلی «جیمز وب» را در مشاهده اشیاء در طیف فروسرخ برجسته می‌کند که به آن اجازه می‌دهد تا از میان ابرهای متراکم رصد کند.

این تصویر جزئیات پیچیده و هرگز دیده نشده از سحابی «پنجه گربه» را هویدا می‌کند، از جمله این که چگونه ستاره‌های عظیم داخل آن، حفره‌های موجود در گاز و گرد و غبار اطراف را حک می‌کنند. به گفته ناسا، این ستاره‌ها اگرچه کوتاه مدت، با روشن کردن موقت محیط اطراف خود، محیط‌های خود را به طور چشمگیری تغییر شکل مجدد می‌دهند.

تلسکوپ فضایی «جیمز وب» از زمان آغاز عملیات علمی خود در ژوئیه ۲۰۲۲، درک ما از جهان را تغییر داده است. اکنون این تصویر جدید نیز میراث این تلسکوپ شگفت انگیز را ادامه می‌دهد.

گلدمن می‌گوید: از آنجا که «جیمز وب» بارها و بارها رکورد خود را می‌شکند، همچنان ناشناخته‌ها را برای نسل‌های جدیدی از مأموریت‌های پرچمدار کشف می‌کند.

وی افزود: سؤالاتی که «جیمز وب» مطرح کرده است به همان اندازه پاسخ‌هایی که به ما می‌دهد، هیجان انگیز است.

 

کشف رازهای مخازن نفتی خلیج فارس

در پژوهشی تازه، زمین‌شناسان دانشگاه تهران با استفاده از روش‌های نوین بررسی زیرسطحی، به بینش تازه‌ از ساختارهای پنهان در دل مخازن نفت و گاز خلیج فارس دست پیدا کردند.

به گزارش دانشگاه تهران، این تحقیق که توسط دکتر وحید توکلی، عضو هیات علمی گروه زمین‌شناسی دانشکدگان علوم و عادله جمالیان، دانشجوی دکتری زمین‌شناسی دانشگاه تهران، انجام شد، بر سنگ‌های کربناته دوران پرمین تا تریاس (حدود ۲۵۰ میلیون سال پیش) تمرکز دارد.

دکتر توکلی در این‌باره گفت: مطابق نتایج این مطالعه، استفاده از تصاویر دقیق مقاومت الکتریکی سنگ‌ها، داده‌های سیتی‌اسکن سنگ‌ها و اندازه‌گیری‌های صوتی پیشرفته، می‌تواند در تحلیل دقیق‌تر و واقع‌بینانه‌تر کیفیت مخازن زیرزمینی، نقشی اساسی ایفا کند.

وی افزود: این مخازن، پیش از این یکنواخت در نظر گرفته می‌شدند؛ اما داده‌های دقیق نشان داد که درون آن‌ها، تفاوت‌های بزرگی در ظرفیت نگهداری و عبور سیالات وجود دارد. این پژوهش با ترکیب چندین روش بررسی، از جمله مطالعه نمونه‌های سنگی، تحلیل خواص فیزیکی و اطلاعات به‌دست‌آمده از ابزارهای پیشرفته این تفاوت‌ها را با جزئیات بی‌سابقه‌ای مشخص کرد.

دانشیار دانشکدگان علوم دانشگاه تهران، درباره نوآوری‌های این پژوهش گفت: یکی از ابزارهای کلیدی در این تحقیق، نقشه‌برداری با مقاومت الکتریکی بسیار دقیق از دیواره چاه‌ها بود. این روش مانند نوعی عکس‌برداری با وضوح بالا ( یک داده برای هر ۲ میلی‌متر چاه ) از درون زمین عمل می‌کند و ساختارهای ظریفی مانند شکستگی‌ها، درزها و نشانه‌های فشارهای زمین‌ساختی را آشکار می‌سازد. بررسی این تصاویر نشان داد که در برخی سنگ‌ها، وجود شکستگی‌های خاص باعث شده فضاهای خالی ( تخلخل) به هم متصل شوند و راه عبور سیالات بازتر شود. این ویژگی‌ها بیشتر در سنگ‌هایی دیده می‌شود که با ذرات درشت‌تر شکل گرفته‌اند.

این پژوهشگر حوزه رسوب‌شناسی درباره استفاده از امواج صوتی در شناخت ویژگی سنگ‌ها گفت: از آنجا که سرعت حرکت این امواج در مواد مختلف فرق می‌کند، با تحلیل آن، می‌توان به ویژگی‌های درونی سنگ‌ها پی برد. در این پژوهش نیز سنگ‌هایی که امواج را آهسته‌تر عبور می‌دادند، معمولاً دارای فضاهای خالی بیشتر و متصل‌تری بودند که برای ذخیره و جریان نفت و گاز مناسب‌تر هستند. در مقابل، سنگ‌هایی که امواج را سریع‌تر منتقل می‌کردند، اغلب فضاهای خالی کمتر یا جدا از هم داشتند. بر اساس این داده‌ها، سنگ‌ها به دو دسته اصلی دانه‌محور با فضای خالی متصل و نفوذپذیری بالا و سنگ‌های گل‌محور با تخلخل جدا و نفوذپذیری پایین تقسیم شد.

دکتر توکلی در باره منشأ این تفاوت‌ها افزود: بخش بزرگی از این تفاوت‌ها، نه به نحوه اولیه رسوب‌گذاری، بلکه به تغییراتی برمی‌گردد که در طی میلیون‌ها سال در اثر فشار، دما و واکنش‌های شیمیایی در اعماق زمین به‌وجود آمده‌اند. فرآیندهایی مانند تغییر کانی کلسیت به دولومیت، انحلال بخشی از سنگ‌ها و پر شدن فضاهای خالی با مواد دیگر، نقش اساسی در ایجاد این ناهمگنی‌ها داشته‌اند.

وی در پایان گفت: این مطالعه نشان داد که تنها با تکیه بر مشاهدات سطحی یا بررسی‌های آزمایشگاهی نمی‌توان به تصویر کامل و دقیقی از درون مخازن رسید. بلکه ترکیب روش‌های نوین زیرزمینی، مانند ثبت مقاومت الکتریکی با وضوح بالا و استفاده از امواج صوتی، می‌تواند اطلاعات کلیدی و بی‌سابقه‌ای در اختیار محققان و تصمیم‌گیران صنعت نفت و گاز قرار دهد. چنین تحلیل‌هایی به شرکت‌های نفتی امکان می‌دهد که با شناخت بهتر بخش‌های پرپتانسیل مخزن، عملیات حفاری را هدفمندتر و مقرون‌به‌صرفه‌تر طراحی کنند و از طرف دیگر، از بخش‌هایی با ظرفیت پایین‌تر دوری کنند.

نتایج حاصل از این پژوهش که تلفیقی از دانش زمین‌شناسی، فناوری‌های نوین زیرسطحی و تحلیل‌های پتروفیزیکی پیشرفته است، در قالب دو مقاله علمی در نشریات بین‌المللی منتشر شده و دردسترس است.