جهان حدود ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش از حالتی بسیار داغ و چگال آغاز به انبساط کرد. در چند دقیقه نخست، شرایط به‌گونه‌ای بود که هسته‌های عناصر سبکی مانند هلیوم شکل گرفتند. حال، پژوهشگران با بررسی ۱۵ کهکشان دوردست که ترکیب شیمیایی نسبتاً دست‌نخورده‌ای دارند، توانسته‌اند اندازه‌گیری فراوانی هلیوم اولیه را با دقتی کم‌سابقه انجام دهند.
چالش‌های بررسی جهان اولیه
یکی از دشواری‌های بررسی جهان اولیه این است که ستاره‌ها و نسل‌های بعدی آن‌ها در طول میلیاردها سال، ترکیب شیمیایی کهکشان‌ها را تغییر داده‌اند. به همین دلیل، اندازه‌گیری فراوانی اولیه عناصر به روش‌هایی نیاز دارد که این تغییرات بعدی را تا حد امکان در نظر بگیرند.
بیشتر بخوانید: درگیری در پارلمان آلبانی در پی اعتراضات دانشجویی
پژوهشگران در این مطالعه به‌جای تکیه بر نمونه‌های بزرگ و متنوعی از کهکشان‌ها، ۱۵ کهکشان کوچک و دوردست را انتخاب کردند که از نظر شیمیایی نسبتاً دست‌نخورده باقی‌مانده‌اند. این کهکشان‌ها به دلیل حفظ نشانه‌هایی از ترکیب شیمیایی اولیه، مانند کپسول‌های زمانی کیهانی عمل می‌کنند.
نتایج شگفت‌انگیز
برای انجام این بررسی، گروه پژوهشی از تلسکوپ بزرگ دوقلو یا Large Binocular Telescope استفاده کرد و در مجموع ۱۳۰ ساعت داده رصدی به دست آورد. دانشمندان با بررسی هم‌زمان بیش از ۱۰ خط طیفی هلیوم و ۱۵ خط طیفی هیدروژن، توانستند برخی از منابع خطا را که در اندازه‌گیری‌های پیشین اهمیت کمتری به آن‌ها داده شده بود، شناسایی و اصلاح کنند.
نتیجه این بود که عدم قطعیت اندازه‌گیری فراوانی هلیوم اولیه به حدود ۰٫۵ درصد رسید؛ یعنی تقریباً سه برابر دقیق‌تر از برآوردهای پیشین. نتایج این پژوهش در قالب پنج مقاله در مجله علمی The Astrophysical Journal منتشر شده‌اند.
هلیوم یکی از مهم‌ترین سرنخ‌ها برای بازسازی شرایط جهان در نخستین دقایق پس از مهبانگ است. مقدار هلیومی که در آن دوره شکل‌گرفته، به شرایط فیزیکی جهان اولیه و ویژگی‌های ذرات بنیادی وابسته بوده است. به همین دلیل، اندازه‌گیری دقیق این عنصر تنها اطلاعاتی درباره ترکیب شیمیایی جهان ارائه نمی‌کند؛ بلکه راهی برای بررسی مدل‌های فیزیکی مربوط به آغاز تحول کیهان نیز به شمار می‌رود.
پژوهشگران با استفاده از اندازه‌گیری جدید توانستند تعداد خانواده‌های نوترینو را در چارچوب مدل‌های مورد بررسی محاسبه کنند. نوترینوها ذرات بنیادی بسیار سبکی هستند که در تحول جهان اولیه نقش دارند.
بیشتر بخوانید: مارک کارنی از توافق شراکت تجاری و دفاعی با ترکیه خبر داد · مریخ به سال سی‌ونهم خود قدم گذاشت
