ما چهاندازه میتوانیم در موردِ جهان فراسویِ کهکشانمان بدانیم؟
تلسکوپ هابل ما را قادر ساخته
تا اشیا را در فضا با فاصله ۱۳٫۰۰۰٫۰۰۰٫۰۰۰ سال نوری ببینیم.
اما این هنوز پاسخ سوالات ما را به ما نمیدهد،
سوالاتی از قبیل این که «جهان از چه ساخته شدهاست؟»
«کدامین عناصر فراوانترین عناصر هستند؟»
«آیا فضا، شکلی کشفنشده از ماده دارد؟»
«آیا ممکن است ستارهها یا کهکشانهای پادمادهای وجود داشته باشند؟»
برخی از این پرسشها را نمیتوان صرفا از روی تصاویر بصری پاسخ داد،
اما چه میشد اگر ما پیامرسانهایی داشتیم که دادههای فیزیکی را
از بخشهای دوردست کیهان،
خارج از دسترس کاشفان یا ماهوارهها، در اختیارمان میگذاشتند؟
درواقع داریم و این «پیامرسانهایِ فضایی» پرتوهای کیهانی نامیده میشوند.
پرتوهای کیهانی برای اولین بار در سال ۱۹۱۲ توسط ویکتور هِس کشف شد
وقتی او برای کشف تغییراتِ سطح تشعشع جَو،
که تصور میشد از پوسته زمین ساطع شود، آغاز به کار کرد.
با استفاده از یک بالون درحالِ پرواز در هنگام کسوف،
هِس دو امر را نشان داد که هم تشعشع در ارتفاعات بالاتر افزایش یافته
و هم اینکه خورشید نمیتواند منبع آن باشد.
نتیجهگیری تکاندهنده این بود که این تشعشع
نه از جایی در جو زمین، که از فضای خارج از آن میآمد.
جهان ما از شمارِ زیادی اشیاءِ نجومی تشکیل شدهاست.
میلیاردها ستاره از هر اندازهای، سیاه چالهها، هسته کهکشانی فعال،
سیارکها، سیارات و بیشتر.
در طی اختلالات شدید، مانند انفجار یک ستاره بزرگ در یک ابرنواختر،
میلیاردها ذرات به فضا پرتاب میشوند.
گرچه آنها پرتو نامیده میشوند،
پرتوهای کیهانی مرکب از این ذرات پرانرژی
به جای فوتون است که پرتوهایِ نوری را تشکیل میدهند.
در حالی که نور از یک انفجار در یک خط مستقیم
با سرعت ثابت معروفش حرکت میکند،
ذرات در مدارهای شگفتآوری توسط
موج شوکهای مغناطیسی ناشی از انفجار به دام میافتند.
گذر ازمیان این خطوط میدانِ مغناطیسی به پیش و پس
سرعت آنها را پیش از فرار تقریبا به قدر سرعت نور بالا میبرد.
در فضا پرتوهای کیهانی بسیاری وجود دارد
برخی از این ذرات، میلیاردها سال پیش از رسیدن به زمین، سفر کردهاند.
هنگامی که وارد اتمسفر ما میشوند، با مولکولهایِ موجود در آنجا برخورد کرده،
و پرتوهای کیهانی ثانویه تولید میکنند،
که ذراتی سبکتر، با انرژی کمتری از انرژی اصل اولیه تولید میکنند.
بیشترشان جذبِ جو زمین میشوند،
اما برخی از آنها میتوانند به زمین برسند حتی از میان بدنمان عبور کنند.
در سطح دریا، این تشعشع نسبتا پایین است.
اما افرادی که زمان زیادی را در ارتفاعاتِ بالاتر میگذرانند،
مثلا کارکنان خطوط هوایی در معرض میزان بیشتری قرار دارند.
چیزی که پرتوهای کیهانی را چون پیامرسانهای مفیدی میکند
این است که آنها رد و نشانههایی از ریشه و اصل خود به همراه دارند.
دانشمندان با مطالعه فراوانی که در آن ذرات مختلف انجام میدهند،
قادر به تعیین مقدار نسبی عناصر،
مانند هیدروژن و هلیوم، درون جهان هستند.
اما ممکن است پرتوهای کیهانی حتی اطلاعات جذابتری
در مورد بافت و ساختارِ جهان خود ارائه دهد.
یک آزمایش به نام طیف سنج مغناطیسی آلفا، A.M.S.،
اخیرا بر روی ایستگاهِ بین المللی فضایی نصب شده،
که شامل چند ردیاب/آشکارساز است که بهطور جداگانه
میتواند سرعت ذرات پرتو کیهانی، خط سیر، تشعشع، جرم و انرژیِ را اندازهگیری کنند،
و نیز این که آیا ذره ماده است یا پادماده تشخیص دهد.
در حالی که این دو بهطور معمول غیرقابلتشخیص هستند،
بارهای مخالف آنها، به آنها امکان میدهد تا با کمک آهنربا تشخیص داده شوند.
طیف سنج مغناطیسی آلفا در حالِ حاضر ۵۰ میلیون ذره در روز را
با اطلاعات در مورد هر ذره در زمان واقعی از ایستگاه فضایی
به اتاق کنترل A.M.S. در سِرن اندازهگیری میکند.
بهزودی در ماهها و سالهای آتی
انتظار میرود که اطلاعات شگفتانگیز و مفیدی در مورد پادماده،
وجود احتمالی ماده تاریک،
و حتی راههای ممکن برای کاهشِ اثرات تشعشعات کیهانی
در سفرهای فضایی فراهم گردد.
همچنان که گوش بهزنگِ اکتشافات جدید هستیم، در شبی که به آسمانی صاف مینگریم،
ممکن است ایستگاهِ فضایی بینالمللی را ببینید،
که در آن طیف سنج مغناطیسی آلفا پیامهایی را دریافت میکند
که حاملِ اسرار کیهانیاند.