ادامه: درباره‌ی ماهیت علم

شاید برای کسانی که پژوهشگر این حوزه‌های علم نیستند جزییات این خبر اهمیت زیادی نداشته باشد و فقط هیجان کشف دورترین و روشن‌ترین کهکشان در اخبار باقی بماند ولی اتفاقاً حالا که این کشف‌ها به اخبار راه پیدا می‌کنند برای شناخت بهتر علم می‌شود به آن‌ها نگاه کرد. نجوم و کیهان‌شناسی علم‌های خیلی زنده‌ای هستند. آزمایش‌گاه این علوم در دوردست است و نمی‌شود به‌سادگی هر پدیده‌ای را مشاهده کرد یا عوامل محیطی را تغییر داد و شرایط متفاوت را آزمایش کرد. مثلاً در آزمایشگاه می‌رویم و مقاومت و سختی یک ماده را در برابر تغییر دما و فشار اندازه‌گیری می‌کنیم و می توانیم نظریه‌هایی که این پدیده‌ها را تبیین می‌کنند بسازیم و بسنجیم. اما در نجوم فقط یک عالم داریم با میلیاردها میلیارد کهکشان و ستاره. در نتیجه در این علم آزمایش به معنی تغییر شرایط آزمایشگاهی نداریم و فقط عالم موجود و اجزاء آن را مشاهده می‌کنیم و به جای تغییر شرایط آزمایش می‌گردیم به دنبال مشاهده‌هایی که در شرایط متفاوت، زمان‌های متفاوت و محیط‌های متفاوت باشند. در واقع ما شرایط متفاوت آزمایش را ایجاد نمی‌کنیم بلکه امکان دیدن شرایط مختلف که قبلاً در عالم به‌وجود آمده را فراهم می‌کنیم. شاید دنبال کردن اخبار کشفیات نجومی از این منظر در اخبار علمی جالب باشند. در همین خبر اخیر دیدن کهکشان‌هایی پرنور در عالم اولیه داده‌ی جدید و مهمی را اضافه کرده است. پس اگر مدلی داریم که پیش‌بینی می‌کند با چه آهنگی ستاره‌ها و کهکشان‌ها به وجود می‌آیند حالا هم باید توضیح دهد که چرا در این مدت کم چنین کهکشان‌هایی پرسویی به‌وجود آمده‌اند. اگر این پیش‌بینی را نمی‌کند پس لازم است که مدل‌ها و نظریه‌ها طوری اصلاح شوند که با این مشاهده سازگاز باشند و البته مشاهده‌های قبلی از کهکشان‌های نه‌چندان دور و دور را هم تبیین کنند. این همان روالی است که بشر همواره در مطالعه‌ی علمی طبیعت برای تبیین پدیده‌ها طی کرده است. نه شکست است و نه معجزه، فقط روش علمی است و زنده بودن علم که به شدت به مشاهده و تجربه و اندازه‌گیری‌های بسیار دقیق وابسته است.
@garbaar

چنین کهکشان‌هایی در آن زمان؟ چگونه؟

مهرماه ۱۴۰۳

در سال‌های اخیر بعد از آغاز به کار تلسکوپ فضایی جیمز وب و داده‌های به دست آمده از رصدهای این تلسکوپ بازار اخبار نجومی داغ‌تر شده است. همین چند روز پیش باز هم خبر رصد کهکشان‌هایی در زمان ابتدایی شکل‌گیری عالم بین اخبار علمی سر و صدا کرد و اعلام اسامی برندگان نوبل فیزیک امسال هم داغی این خبر را برای علاقه‌مندان به نجوم کم نکرد. نوع عنوان‌های خبری و بازی‌های ژورنالیستی بر سر آخرین خبرها گاه طوری است که با شنیدن این اخبار بعضی می‌پرسند یعنی کیهان‌شناسی باید تغییر کند؟ یعنی رازهای جدیدی برای کشف وجود دارد؟ اما واقعیت در نگاه علمی ساده است. روش پژوهشگران علم این است که در علم مشاهده و اندازه‌گیری می‌کنند و برای تبیین این مشاهده‌ها نظریه‌ها و مدل‌هایی می‌سازند تا بتوانند چگونگی آن پدیده را درک کنند و بتوانند پدیده‌های مشابه دیگر را پیش‌بینی کنند. این ساز و کار در همه‌‌ی شاخه‌های علم بر قرار است. در نجوم اما چون مشاهده و آزمایش بسیار دشوار است و به شدت به پیشرفت ابزار و وسایل رصدی وابسته است دائم مشاهده‌ها دقیق‌تر می‌شوند و داده‌های ما از عالم تغییر می‌کنند و این تغییرها داده‌هایی جدیدی از فاصله‌ها و زمان‌هایی به دست می‌دهند که پیش‌تر، از آنها اطلاع کمی داشتیم. طبیعی است که در این صورت نیاز داریم نظریه‌ها را هم اصلاح کنیم تا در گستره‌های رصد‌شده‌ی جدید هم سازگار باشند.

@garbaar

برگردیم به خبر مربوط به تلسکوپ فضایی جیمز وب. تلسکوپ جیمز وب بزرگ‌ترین تلسکوپی است که تاکنون به فضا فرستاده شده است وبه خاطر حساسیت بالایی که دارد این امکان را فراهم می‌کند که کهکشان‌های بسیار کم‌سو و در دوردست‌های بسیار دور را مشاهده کنیم و با طیف‌سنجی این کهکشان‌ها یعنی با رصد طیف نور دریافتی از آن‌ها بتوانیم فاصله‌ یا زمانی که نورشان گسیل شده و به ما رسیده را به‌خوبی تعیین کنیم. اما موضوع این است که نور جرمی که تا این حد از ما دور است تا به ما برسد زمان بسیار زیادی را در راه بوده است. ما هر چه دورتر را در آسمان رصد کنیم در واقع داریم نورهایی را می‌بینیم که از زمان‌های قبل‌تری می‌آیند. حال جیمزوب تصاویری از کهکشان‌هایی به دست ما داده است که در ابتدای شکل‌گیری عالم به‌وجود آمده‌‌اند، بسیار ابتدا، یعنی وقتی عالم ما حدود پانصد میلیون سال سن داشته است. شاید بگویید چه زیاد! ولی این عدد را باید با سن عالم مقایسه کنید که در حدود سیزده میلیارد سال و هشتصد میلیون سال است یعنی رصدهای کهکشان‌ها دارد به دورترین‌ها می‌رسد. اما آنچه خبرساز شده فقط فاصله‌ی این کهکشان‌ها نیست، موضوع این است که روشنایی این کهکشان‌ها بسیار زیادتر از انتظار است.

خب مشکل چیست؟ برای درک این مقیاس‌ها شاید مثالی کمک کند. فکر کنید فردی را می‌بینید که ۱۴ ساله است، بعد اطلاعی از شش ماهگی او به دست آورید و متوجه شوید در این سن می‌دویده است! دیدن چنین کهکشان‌هایی در این سن عالم همین‌قدر عجیب است و با شناخت کیهان‌شناسان از تحول عالم نمی‌خواند. مدل‌های کیهان‌شناسی که تحول عالم و ساختارهای موجود در آن مثل کهکشان‌ها را بررسی می‌کنند وجود کهکشان‌هایی با این میزان روشنایی را در آن زمان پیش‌بینی نمی‌کنند. یعنی طبق نظریه‌ها انتظار نداریم که کهکشانی با این میزان روشنایی به این زودی به‌وجود آمده باشد. در مدل‌هایی که برای شکل‌گیری ستاره‌ها داریم به زمان بیشتری برای به وجود آمدن ستاره از گازها نیاز است. حال اگر اندازه‌گیری‌های فاصله و طیف ستاره‌های کهکشان‌ها در این رصدها قابل اعتماد باشد (که با دقت خوبی اینطور است) نیاز است مدل‌های تشکیل و تحول کهکشان‌ها اصلاح شوند. کیهان‌شناسان برای درک این پدیده به دنبال عواملی هستند که بتواند این میزان ستاره‌زایی را ممکن کند یا باید در مدل‌های تحول عالم و شکل‌گیری ساختارهای آن تغییرات مهمی ایجاد شود.

#کهکشان‌های‌ـ‌دوردست
#تلسکوپ_فضایی_جیمز_وب

@garbaar

https://phys.org/news/2024-10-earliest-galaxies-amazingly-fast-big.html