شناسایی هلیوم هیدرید مدل ایجاد انفجار بزرگ را تایید می کند

ابزار غیرمعمول اما مؤثر اخترشناسان برای تشخیص هیدرید هلیوم با استفاده از توضیح «هیدرید هلیوم گم شده» در مدل‌های ایجاد انفجار بزرگ، هیجانی را در میان پژوهشگران ایجاد کرده است. این کشف همچنین از چگونگی توصیف آغاز، تاریخ و ساختار جهان در کتاب مقدس پشتیبانی می کند.

شخصیت‌های مهمی مانند ژرژ لماتر، آلبرت اینشتین و ادوین هابل معمولاً در کتاب‌های درسی علوم و تاریخ به‌عنوان اولین کسانی که ویژگی‌های انفجار بزرگ جهان را توصیف کرده اند، ذکر می‌شوند. با این حال، حدود بیش از 2500 سال پیش، نظریات این سه دانشمند توسط نویسندگان کتاب مقدس، ایوب، موسی، داوود، اشعیا، ارمیا و زکریا به طور مکرر با توصیف چهار ویژگی کیهانی انفجار بزرگ زیر را ذکر کرده اند:

  1. آغاز فضا، زمان، ماده و انرژی
  2. گسترش و انبساط مداوم از آغاز فضازمان
  3. قوانین فیزیک که ثابت و بدون تغییر باقی می مانند
  4. قانون فروپاشی و زوال که تمام قلمرو فضا-زمان کیهانی را فرا گرفته است

در این مقاله آنلاین1 به بخشهایی از کتاب مقدس که در آن این ویژگی های کیهانی وجود دارند اشاره کرده ام و در همین مقاله توضیح داده ام که چرا این چهار ویژگی به شیوه‌ای بسیار قابل پیش‌بینی نشان می‌دهند که جهان باید با افزایش سن به تدریج سردتر شود.

در طول قرن گذشته، اخترشناسان مدل ایجاد انفجار بزرگ را تحت بیش از دوجین آزمایش علمی قرار داده اند و این مدل هر یک از این تست ها را با موفقیت پشت سر گذاشته است. برای کسانی که به جزئیات علاقه مند هستند، من این آزمایش ها و اینکه چگونه این مدل با موفقیت آنها را گذرانده است را در کتابم به نام خالق و کیهان، ویرایش چهارم توضیح داده ام.2

به دلیل مفاهیم آشکار کتاب مقدس در خصوص کیهان‌شناسی انفجار بزرگ و چالشی که آن‌ها برای نظام‌های اعتقادی غیرمسیحی ارائه می‌کنند، هر پیش‌بینی ناشی از کیهان‌شناسی انفجار بزرگ باید مورد آزمایش قرار گیرد. چند روز پیش، تیمی متشکل از ده اختر شناس به رهبری رولف گوستن مقاله ای را در مجله نیچر منتشر کرد که در آن اعلام شده که اندازه گیری هایشان پیش بینی بزرگ کیهان شناسی مهبانگ را تایید کرده است.3 این کشف نزدیک به نیم قرن پس از تلاشهای اخترشناسان در این زمینه انجام شده است.

پیش بینی مهبانگ: هلیوم هیدرید
در مدل ایجاد مهبانگ، جهان تنها با یک عنصر شروع می شود، یعنی هیدروژن. همانطور که جهان از دمای تقریباً بی نهایت بالا سرد می شود، کمتر از نیم دقیقه پس از سه تا چهار دقیقه ابتدایی رویداد ایجاد کیهان را در محدوده دمایی که همجوشی هسته ای می تواند رخ دهد، سپری می کند. در این کسری از دقیقه حدود 25 درصد از هیدروژن اولیه جرمی به هلیوم ذوب می شود.

یک چالش برای کیهان‌شناسی مهبانگ این است که توضیح دهد چگونه اولین ستاره‌ها می‌توانند از ترکیب عنصری 75 درصد هیدروژن و 25 درصد هلیوم تشکیل شوند. اخترشناسان دهه‌ها پیش مولکولی را تعیین کردند و اخیراً تأیید کرده اند که هیدروژن (H2) برای تولید گاز خنک‌کننده موضعی لازم، کافی است تا ستارگان فقط از هیدروژن و هلیوم تشکیل شوند.4

با این حال، هیدرید هلیوم (HeH+) یک پیش ساز ضروری برای تشکیل هیدروژن مولکولی است. بدون هلیوم هیدرید در کیهان، امکان وجود ستارگان وجود ندارد و بدون ستارگان در جهان، امکان حیات فیزیکی وجود ندارد.

جستجو برای هیدرید هلیوم
ستاره ها و زندگی به وضوح در جهان وجود دارند، اما هیدرید هلیوم کجاست؟ جستجوی چندین دهه اخترشناسان برای هیدرید هلیوم در فضای بیرونی تا به حال بی نتیجه بوده.

فراتر از اطمینان اخترشناسان به مدل ایجاد مهبانگ، چیزی که به جستجوی بی‌وقفه هلیوم هیدرید دامن زده بود، کشف آن در آزمایشگاه بود. ساخت هلیوم هیدرید در آزمایشگاه تا سال 1925 نشان داد که وجود هیدرید هلیوم به صورت فیزیکی غیرممکن نیست.5 در اواخر دهه 1970 و اوایل دهه 1980، ستاره شناسان نشان دادند که تولید هیدرید هلیوم در پلاسمای اخترفیزیکی امکان پذیر است.6 به طور خاص، این مطالعات نشان داد که هیدرید هلیوم به طور بالقوه در سحابی های سیاره ای قابل تشخیص است.

سحابی های سیاره ای هیچ ارتباطی به سیارات ندارند. آنها سحابی های گسیلی هستند که شامل یک پوسته در حال انبساط از گاز یونیزه شده هستند که از اَبَرستارگان سرخ به سمت انتهای فاز سوزاندن ستاره ای آنها پرتاب می شوند. شناخته شده ترین سحابی های سیاره ای، سحابی دمبل (شکل 1) در صُوَر فلکی Vulpecula و سحابی حلقه (شکل 2) در صورت فلکی Lyra هستند که هر دو با دوربین دوچشمی قابل مشاهده هستند.

شکل 1: سحابی دمبل (M27) . اعتبارتصویر: NASA/ESA/Digitized Sky Survey 2 تصدیق: Davide De Martin (ESA/Hubble)

 

شکل 2: سحابی حلقه (M57) . اعتبار تصویر: NASA/ESA/Hubble Heritage (STScI/AURA)ESA/Hubble Collaboration

کشف هلیوم هیدرید
سحابی سیاره ای NGC 7027 یک سحابی سیاره ای بسیار جوان و بخصوص متراکم است (فقط 600 ساله) (شکل 3)، همچنین یکی از درخشان ترین سحابی های سیاره ای است و مانند سحابی های دمبل و حلقه به راحتی با یک دوربین دوچشمی قابل مشاهده است.

 

شکل 3: NGC 7027، درخشان ترین سحابی سیاره ای فوق فشرده شناخته شده. اعتبار تصویر: William B. Latter (SIRTF Science Center/Caltech) and NASA/ESA

از آنجایی که NGC 7027 روشن و بسیار فشرده است، کاندیدای ایده آل برای تشخیص و ردیابی هیدرید هلیوم است. با این حال، تیم ستاره شناس ده نفره گوستن برای شناسایی هیدرید هلیوم یک تلسکوپ خارق العاده را با استفاده از تکنیکی خارق العاده نیاز داشت.

تیم گوستن از رصدخانه استراتوسفر ناسا برای نجوم فروسرخ (SOFIA) استفاده کرد. SOFIA بزرگترین تلسکوپ هوابرد جهان است. این تلسکوپ دریک هواپیمای جت بوئینگ 747 نصب شده است. SOFIA با پرواز در ارتفاعات استراتوسفر توانست خط طیفی 149.1 میکرومتری هلیوم هیدرید را تشخیص دهد، تشخیصی که برای تلسکوپ های زمینی غیرممکن بود.

مشاهدات آتی آن خط طیفی نوید ارائه بینش دقیقی از شکل گیری اولین ستارگان جهان می دهند، جزئیاتی مانند تعداد ستاره ها و اندازه این ستاره ها. با تلسکوپ فضایی جیمز وب (برنامه ریزی برای پرتاب در سال 2021)، ستاره شناسان در نهایت قدرت تشخیص اولین ستاره های جهان را خواهند داشت. با این تشخیص، می‌توانیم منتظر یک مدل خلقت کیهانی بسیار دقیق‌تر باشیم. در همین حال، به لطف اکتشاف تیم گوستن، یک پیش‌بینی حیاتی (وجود هیدرید هلیوم) از مدل ایجاد مهبانگ پیش‌بینی‌شده توسط کتاب مقدس تایید شده است.

تصویر ویژه: سحابی چشم گربه
اعتبار تصویر: اشعه ایکس: NASA/CXC/SAO; نوری: NASA/STScI

پینوشت
  1. Hugh Ross and John Rea, “Big Bang—The Bible Taught It First!” Facts for Faith (Quarter 3, 2000): 26–32, https://www.reasons.org/explore/publications/rtb-101/read/rtb-101/2000/06/30/big-bang-the-bible-taught-it-first.
  2. Hugh Ross, The Creator and the Cosmos, 4th ed. (Covina, CA: RTB Press, 2018), 19–222.
  3. Rolf Güsten et al., “Astrophysical Detection of the Helium Hydride Ion HeH+,” Nature 568 (April 17, 2019): 357–59, doi:10.1038/s41586-019-1090-x.
  4. Volker Fromm, “Formation of the First Stars,” Reports on Progress in Physics 76, no. 11 (October 30, 2013): id. 112901, doi:10.1088/0034-4885/76/11/112901; Shingo Hirano and Volker Bromm, “Baryon-Dark Matter Scattering and First Star Formation,” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters 480, no. 1 (October 2018): L85–L89, doi:10.1093/mnrasl/sly132.
  5. T. R. Hogness and E. G. Lunn, “The Ionization of Hydrogen by Electron Impact as Interpreted by Positive Ray Analysis,” Physical Review 26, no. 44 (July 1, 1925): id. 44, doi:10.1103/PhysRev.26.44.
  6. D. R. Flower and E. Roueff, “On the Formation and Destruction of HeH+ in Gaseous Nebulae and the Associated Infra-red Emission Line Spectrum,” Astronomy & Astrophysics 72, no. 3 (February 1979): 361–66; W. Roberge and A. Dalgarno, “The Formation and Destruction of HeH+ in Astrophysical Plasmas,” Astrophysical Journal, Part 1, 255 (April 15, 1982): 489–96, doi:10.1086/159849.