تصویری عمیق از جهان که با ترکیب چندین مشاهده فروسرخ تهیه شده، مجموعه‌ای از سامانه‌های ستاره‌ای پوشیده در غبار را نشان می‌دهد. این منظره شگفت‌انگیز از «کهکشان‌های پنهان» باستانی، ممکن است چگونگی درک ما از کیهان را دگرگون کند.
محققان با استفاده از تصویربرداری پیشرفته، چشم‌اندازی از فروسرخ دور را نقشه‌برداری کرده‌اند که پر از نزدیک به ۲۰۰۰ کهکشان است. نشانه‌های اولیه حاکی از آن است که کهکشان‌هایی ممکن است در پس‌زمینه پنهان باشند و بر نحوه انتشار انرژی در سراسر فضا تأثیر بگذارند.
محاسبات اولیه نشان می‌دهد که نور جمعی این کهکشان‌ها شاید قطعه گم‌شده‌ای از پازل انرژی در طول‌موج‌های فروسرخ بلند باشد، موضوعی که سال‌ها ذهن اخترشناسان را به خود مشغول کرده است.
جست‌وجو در فروسرخ برای یافتن کهکشان‌های پنهان
رصد جهان با نور فروسرخ، توانایی ما را برای دیدن اجرامی که از دید تلسکوپ‌های نوری پنهان می‌مانند، گسترش داده است. این بخش از طیف الکترومغناطیسی، مناطق خنک‌تری را نشان می‌دهد که ذرات غبار در آن‌ها انرژی را در طول‌موج‌هایی خارج از محدوده دید انسان ساطع می‌کنند.
از این روش برای نقشه‌برداری از زایشگاه‌های ستاره‌ای، بررسی هسته کهکشان‌ها و مطالعه پدیده‌هایی که توسط ابرهای غبار پنهان شده‌اند، استفاده شده است.
مطالعات اولیه در زمینه فروسرخ به قرن نوزدهم بازمی‌گردد و با پیشرفت رصدخانه‌های بالنی و فضایی، دانش ما از آنچه تلسکوپ‌های زمینی می‌توانند مشاهده کنند، فراتر رفته است. این رصدخانه‌ها به دلیل قرار گرفتن در خارج از جو زمین، امکان مشاهده پایدار و دقیق‌تر را فراهم کردند و نقشه‌برداری از شکل‌گیری ستارگان را در مقیاسی ممکن ساختند که پیش‌تر تصور نمی‌شد.
میدان تاریک هرسل–SPIRE
دکتر کریس پیرسون از مرکز فضایی STFC RAL و کالج سلطنتی لندن، رهبری تحلیل این داده‌ها را بر عهده داشته است. او در مجموعه‌ای از مقالات به تشریح این پروژه پرداخته که مناطق پیش‌تر ناشناخته‌ای را نشان می‌دهد.
«این پژوهش علم با تلسکوپ هرسل را تا مرز نهایی خود پیش برده و شاید جمعیتی کاملاً جدید از کهکشان‌ها را آشکار کند که در نور بسیار ضعیف جهان نقش دارند.» – دکتر پیرسون
تصویر نهایی که با نام میدان تاریک هرسل–SPIRE شناخته می‌شود، با ترکیب داده‌های ۱۴۱ تصویر جداگانه از سه باند آبی (۲۵۰ میکرومتر)، سبز (۳۵۰ میکرومتر) و قرمز (۵۰۰ میکرومتر) تهیه شده است. در این تصویر، نقاط روشن نشان‌دهنده کهکشان‌ها یا گروه‌هایی از آن‌ها هستند و ازدحام آن به حدی است که تقریباً هیچ فضای خالی در تصویر دیده نمی‌شود.
شکستن مدل‌های کنونی کیهان‌شناسی
نتایج اولیه کارشناسان را شگفت‌زده کرده است. احتمالاً این کهکشان‌های تازه کشف‌شده می‌توانند پاسخ‌گوی کمبود انرژی مشاهده‌شده در نور پس‌زمینه فروسرخ باشند.
ترکیب نور آن‌ها ممکن است شکاف میان اندازه‌گیری‌های تجربی و پیش‌بینی‌های نظری را پر کند.
کهکشان‌های پنهان و تحلیل آماری
توماس وارنیش، دانشجوی دکترای مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT)، در مقاله‌ای دیگر به تحلیل این داده‌ها پرداخته و می‌گوید:
«ما از روش‌های آماری استفاده کردیم تا از ازدحام تصویر عبور کنیم و نواحی تار و مات آن را تحلیل کنیم، تا بتوانیم الگوی کهکشان‌هایی که در تصویر اصلی دیده نمی‌شوند را مدل‌سازی کنیم.»
او اضافه می‌کند:
«شواهدی از وجود جمعیتی کاملاً جدید از کهکشان‌های بسیار کم‌نور یافته‌ایم که با روش‌های سنتی قابل شناسایی نیستند.»
اگر این کشف تأیید شود، مدل‌های فعلی ما درباره تعداد کهکشان‌ها و روند تکامل آن‌ها به‌طور اساسی تغییر خواهد کرد.
نگاهی به جهان پر از غبار
دانشمندان تأکید می‌کنند که اگر فقط به نور مرئی بسنده کنیم، نیمی از فعالیت‌های کیهانی را از دست می‌دهیم. در واقع، حدود نیمی از انرژی جهان از نور ستارگان نشأت می‌گیرد که توسط غبار جذب شده و دوباره به صورت تابش فروسرخ منتشر شده است.
برای درک کامل سیر تکامل کیهان، باید آسمان را هم در نور مرئی و هم در طول‌موج‌های بلندتر فروسرخ رصد کرد.
آینده چه خواهد بود؟
دکتر دیوید کلمنتز، اخترفیزیک‌دان از کالج سلطنتی لندن که در این پروژه مشارکت داشته می‌گوید:
«این نتایج نشان می‌دهند که آرشیو داده‌های هرسل هنوز هم منبعی غنی برای اکتشاف‌های جدید است، حتی یک دهه پس از توقف فعالیت این ماهواره.»
اگرچه تلسکوپ فضایی جیمز وب اکنون بزرگ‌ترین تلسکوپ فروسرخ فعال است، اما توانایی‌های آن در محدوده فروسرخ دور به پای هرسل نمی‌رسد. برای تکمیل این شکاف، مأموریتی به نام PRIMA به ناسا پیشنهاد شده است؛ تلسکوپی ۱.۸ متری با هدف تصویربرداری و طیف‌سنجی در طول‌موج‌های فروسرخ دور.
کهکشان‌های پنهان چه چیزی به ما می‌آموزند؟
در مجموع، اکنون می‌دانیم که نیمی از جهان در پشت پرده‌ای از غبار پنهان شده و با رصد فروسرخ قابل کشف است. مطالعه میدان تاریک SPIRE این واقعیت را بیش از پیش روشن کرده است.
محققان با روی‌هم‌گذاری صدها تصویر، موفق به شناسایی کهکشان‌هایی شدند که پیش‌تر قابل مشاهده نبودند. این کشف می‌تواند نقشی حیاتی در تکامل کهکشان‌ها و توزیع انرژی در جهان ایفا کرده باشد.
با آغاز مأموریت‌هایی مانند PRIMA، به‌احتمال زیاد شگفتی‌های بیشتری در انتظار ما در مناطق پنهان کیهان خواهد بود.
