یک کهکشان مارپیچی در حال برخورد

بیگ بنگ: این کهکشان هزارۀ بدی را پشت سر گذاشته است. در واقع، ۱۰۰ میلیون سال گذشته خیلی خوب نبوده و احتمالأ یک میلیارد سال آینده نیز کاملأ آشفته خواهد بود.

کهکشان NGC 4038 که در سمت راست پایین قابل مشاهده است قبلأ یک کهکشان مارپیچی عادی بوده و مشغول کار خودش بود تا زمانیکه کهکشان NGC 4039 در سمت چپ بالا، با آن برخورد کرد. این خرابکاریِ در حال تکامل که به آنتن معروف شده در اینجا دیده می شود. همانطور که گرانش هر کهکشان را بازسازی می کند، ابرهای گازی با یکدیگر برخورد کرده، گره‌های آبی روشن تشکیل می شوند، ستارگان پرجرم شکل می گیرند و منفجر می شوند و رشته‌های قهوه‌ای غبار پراکنده می شوند.

در نهایت این دو کهکشان بصورت یک کهکشان مارپیچی بزرگتر ادغام می شوند. چنین برخوردهایی عادی هستند و حتی کهکشان راه شیری ما در گذشته چندین برخورد را تجربه کرده و پیش‌بینی می شود که ظرف چند میلیارد سال آینده با کهکشان آندرومدای همسایه‌مان برخورد کند. فریم‌هایی که این عکس را تشکیل می دهند با تلسکوپ فضایی هابل توسط اخترشناسان حرفه‌ای گرفته شده‌اند تا برخوردهای کهکشانی را بهتر نمایش دهند. این فریم‌ها – و تصاویر دیگری از عمق فضا که توسط هابل گرفته شده – عمومی شده‌اند و افراد آماتور می توانند آنها را دانلود و پردازش کنند، مثل همین عکس ترکیبی حیرت‌آور که در اینجا مشاهده می کنید.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

گنجینه تازه‌ای که گایا در اختیار اخترشناسان گذاشته است

گنجینه تازه‌ای که گایا در اختیار اخترشناسان گذاشته است

اوایل اردیبهشت دومین مجموعه داده‌های گایا منتشر شد که شامل اطلاعاتی درباره حدود ۱.۷ میلیارد ستاره آسمان است و غنی‌ترین فهرست داده‌های ستاره‌ای است که تا به امروز منتشر شده است. برای تجسم بزرگی این عدد توجه کنید که اگر شما با سرعت یک عدد در هر ثانیه فقط تا یک میلیارد بشمارید، این شمارش بیش از ۳۰ سال طول خواهد کشید. داده‌های جدید مطمئنا اخترشناسان را برای مدت طولانی مشغول خواهند کرد. این مجموعه داده‌ها، جزئیات دقیقی را از جمعیت ستاره‌ای کهکشان راه شیری و نحوه حرکت ستاره‌ها نشان داده است که اطلاعاتی ضروری برای بررسی شکل‌گیری و تکامل کهکشان مادری‌ ماست.

این گنجینه داده‌ها همچنین شامل اطلاعاتی درباره ستاره‌های فراتر از کهکشان ما است. همانند آنچه در تصویر زیر نشان داده شده است و بر یکی از نزدیک‌ترین کهکشان‌ها به راه شیری ما، ابر بزرگ ماژلانی تمرکز دارد. در این تصویر تراکم کل ستاره‌هایی که گایا شناسایی کرده در هر پیکسل با اطلاعات مربوط به حرکات ویژه ستاره‌ها ترکیب شده است، که به صورت بافتی از خطوط در تصویر ارائه شده و به آن ظاهری شبیه اثر انگشت داده است. اخترشناسان با اندازه‌گیری حرکت ویژه چندین میلیون ستاره در ابر ماژلانی بزرگ توانستند آثار ستاره‌هایی را مشاهده کنند که به حول مرکز کهکشان به‌صورت ساعتگرد حرکت می‌کنند. حس حرکتی که این تصویر به بیننده القا می‌کند ناشی از چرخش خطوط بافت آن است.

دهانه‌ها و سایه‌های ماه

بیگ بنگ: بخش سمت راست این عکس از ماه چه چیزی را نشان می دهد؟ سایه‌ها. خط ترمیناتور – خط بین نور و تاریکی – در این عکس برجسته به شکلی است که در آن بیش از نیمی از چهرۀ ماه، روشن شده است.

سطح قمری در نزدیکی ترمیناتور ظاهر متفاوتی دارد زیرا خورشید در آنجا نزدیکتر به افق است و بنابراین باعث می شود سایه‌ها خیلی طویل شوند. این سایه‌ها باعث می شوند تشخیص ساختار دشوارتر شود و نشانه‌های عمیقی را به ما می دهند، به گونه‌ای که این عکس دو بعدی وقتی با سایه‌ها پوشش داده می شود تقریبا سه بعدی دیده می شود. بنابراین، وقتی ماه از روشنایی به سمت تاریکی حرکت می کند، سایه‌ها نه تنها ساختارهای بلند را از کوتاه مشخص می دهند، بلکه برای ساختارهای به شدت کوتاه قابل تشخیص‌تر می شوند. مثلا بسیاری از دهانه‌ها در نزدیکی ترمیناتور ظاهر می شوند زیرا ارتفاع آنها باعث می شود راحت‌تر تشخیص داده شوند. این عکس دو هفته قبل زمانی گرفته شد که فاز قمری در حال افول بود. فاز قمری بعد، ماه بدون سایه، یک هفته بعد رخ می دهد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

نظریۀ نهایی استیون هاوکینگ در خصوص منشاء جهان

بیگ بنگ: نظریه پروفسور استیون هاوکینگ درباره بیگ بنگ و منشاء جهان، بتازگی در مجله «High-Energy Physics» منتشر شده است. او با همکاری «توماس هرتوگ» از دانشگاه کاتولیک لوون این نظریه را ارائه کرده بود.

به گزارش بیگ بنگ، نظریه‌های مدرن بیگ بنگ پیش‌بینی می کنند که جهان محلی ما با فرایند کوتاه تورم به وجود آمد؛ به عبارت دیگر، تنها در کسری از ثانیه پس از بیگ بنگ، جهان با سرعت زیادی انبساط پیدا کرد. اما باور کلی بر این است که وقتی تورم آغاز می شود، این پروسه در برخی نواحی هیچگاه متوقف نمی شود. گفته می شود که اثرات کوانتومی می توانند در برخی نواحی جهان باعث تداوم ابدی تورم شوند. پس از منظر جهانی، تورم ابدی است. بخش قابل مشاهده جهان ما می تواند یک جهان قابل سکونت باشد؛ ناحیه‌ای که در آن تورم به پایان رسیده و ستاره‌ها و کهکشان‌ها به وجود آمده‌اند.

پروفسور هاوکینگ در پائیز سال گذشته در مصاحبه‌ای اعلام کرد: «نظریه عادی تورم ابدی پیش‌بینی می کند که جهان ما مثل یک فراکتال(برخال) بی نهایت است، با موزائیکی از جهان‌های مختلف که با اقیانوسِ در حال تورم از هم جدا شده اند. قوانین محلی فیزیک و شیمی می توانند از یک جهان پاکتی به جهان دیگر با هم فرق داشته باشند و با هم یک چندجهانی را تشکیل دهند. اما من هرگز کسی را ندیده‌ام که طرفدار چندجهانی باشد. اگر مقیاس جهان‌های مختلف در چندجهانی بزرگ یا بی‌نهایت باشد، امکان آزمایش نظریه وجود نخواهد داشت.»

پروفسور هاوکینگ و پروفسور هرتوگ در مقالۀ جدید خود می گویند که این شرح از تورم ابدی بعنوان نظریه بیگ بنگ اشتباه است. هرتوگ خاطر نشان کرد: «مشکل مربوط به توضیح رایج تورم ابدی این است که در آن یک جهان پس زمینه موجود فرض می شود که بر اساس نظریه نسبیت عام اینشتین تکامل می یابد و اثرات کوانتومی را بعنوان نوسانات کوچک در اطراف آن توصیف می کند. ما پیش‌بینی می کنیم که جهان‌مان در بزرگترین مقیاس هم محدود است. پس یک ساختار فراکتال به شمار نمی رود.»

نظریه تورم ابدی که تیم محققان مطرح کردند، بر پایه نظریه ریسمان استوار است: شاخه‌ای از فیزیک نظری که در تلاش است با توصیف اجزای اصلی جهان بعنوان ریسمان‌های کوچکِ در حالِ ارتعاش، گرانش و نسبیت عام را با فیزیک کوانتومی به هم پیوند دهد. این دو پروفسور برجسته از مفهوم نظریه ریسمان و هولوگرافی استفاده کردند؛ بر طبق این مفهوم، جهان یک هولوگرام پیچیده و بزرگ است: واقعیت فیزیکی در فضاهای سه بعدی معین می تواند به بازتاب دو بعدی در سطح کاهش پیدا کند. پروفسور هاوکینگ و هرتوگ نوع دیگری از این مفهوم هولوگرافی را ایجاد کردند که هدف از آن تلفیق بُعد زمان در تورم ابدی است. آنها توانستند با این کار، تورم ابدی را بدون تکیه بر نظریه نسبیت عام اینشتین، توضیح دهند. در نظریه جدید، تورم ابدی به حالت بدونِ زمان کاهش پیدا می کند. در ویدئوی زیر پروفسور توماس هرتوگ از نظریۀ جدید خود که با همکاری استیون هاوکینگ انجام شده، می گوید:

ترجمه زیرنویس: امیرحسین سلیمانی/ سایت بیگ بنگ / دانلود ویدئو

پروفسور هرتوگ افزود: «وقتی تکامل جهان‌مان را در زمان‌های گذشته بررسی می کنیم، در مواقعی به آستانۀ تورم ابدی می رسیم؛ جایی که مفهوم آشنایمان از زمان دیگر هیچ معنای خاصی پیدا نمی کند.» نظریه «عدم وجود مرز» پروفسور هاوکینگ پیش‌بینی می کند که اگر در زمان به آغاز جهان بازگردید، جهان کوچک شده و مانند یک گوی بسته می شود؛ اما این نظریه جدید، آن را تغییر می دهد. به گفته آقای هرتوگ، مرزی در گذشته ما وجود دارد.

فیزیکدانان از نظریه جدید این دو دانشمند برای انجام پیش‌بینی‌های قابل اطمینان دربارۀ ساختار کلی جهان استفاده کردند. بر طبق پیش‌بینی آنها، جهانی که از تورم ابدی در مرز گذشته به وجود آمده است، محدود و بسیار ساده‌تر از ساختار فراکتال بی‌نهایت می باشد که توسط نظریه قدیمی تورم ابدی، پیش بینی شده بود. اگر نتایج آنها در تحقیقات بعدی مورد تایید قرار بگیرد، می تواند تبعات مهمی در خصوص الگوی چندجهانی داشته باشد.

پروفسور هاوکینگ بیان کرد: «یافته‌های ما نشان از کاهش قابل توجه چندجهانی دارد. همین عامل باعث قابل پیش‌بینی و قابل آزمایش بودن نظریه می شود.» اکنون پروفسور هرتوگ درصدد مطالعه پیامدهای نظریه جدید در مقیاس‌های کوچک‌تر است و امکان بررسی آنها با تلسکوپ‌های فضایی فعلی وجود دارد. به باور او، امواج گرانشی ازلی که در هنگام خروج از تورم ابدی ایجاد شدند، ابزار مهمی برای آزمایش به شمار می روند. انبساط کیهان از زمان آغازین به این معناست که چنین امواج گرانشی می توانند طول موج‌های خیلی بلندی داشته باشند؛ اما رصدخانه موج گرانشی فضایی اروپا «LISA» می تواند آن امواج را تشخیص بدهد.

چطور باید آخرین مقاله استیون هاوکینگ را فهمید

تصویر معمول ما از کیهان‌شناسی این است که جهان ما با رویداد بیگ بنگ آغاز شد و سپس وارد دوره انبساط خیلی سریع شد که با نام تورم شناخته می شود. این رویداد باعث پیدایش عوامل مورد نیاز حیات در جهان شد. مشکل اینجاست که تورم از حرکت باز نمی ایستد. در جهان ابتدایی، قوانین عجیب مکانیک کوانتومی بر تورم حکمرانی می کردند و باعث می شدند که جهان به شیوه‌های غیر منتظره‌ای رفتار کند. برای مثال، بر طبق مکانیک کوانتومی، ذرات می توانند بطور تصادفی از خلاء به وجود آمده و دوباره از بین بروند و این پدیده به نوسان کوانتومی معروف است. اگر نوسان های کوانتومی را در ابتدای جهان در نظر بگیریم، می توان فرض کرد که آنها باعث شدند بخش هایی از جهان در مقایسه با بخش های دیگر سریع تر دچار تورم شوند. یعنی بیشتر توضیح های مربوط به تورم این ویژگی را دارند که تورم در برخی مناطق تداوم می یابد و جهان تا ابد به تورم خود ادامه می دهد.

بر این اساس، ما باید در حبابی کوچک از چندجهانی که دارای جهان‌های موازی است، زندگی کنیم؛ در این جهان، تورم متوقف شده و ستاره‌ها شکل گرفته‌اند. با این حال، چندجهانی به طور پیوسته جهان‌های جدید و در حالِ تورم ایجاد می کند و مانند یک فراکتال رشد می کند. چنین جهانی باید بسیار غیر یکدست باشد؛ این جنبه در مقاله هاوکینگ، بررسی شده است. اگر جهان را بعنوان یک بادکنک در نظر بگیریم، دمیدن هوا به درون آن مثل تورم سریع است. اما تورم ابدی مانند بادکنکی است که ناگهان از حالت ارتجاعی باز ایستاده و دیگر منبسط نمی شود. نظریه‌های تورم ابدی و چندجهانی بسیار قوی هستند، زیرا می توانند وجود موجودات هوشمندی مثل ما را در صورت ادغام با اصل آانتروپی توضیح دهند.

برای اینکه حیات وجود داشته باشد، جهان باید شباهت زیادی به آنچه در حال حاضر در آن زندگی می کنیم، داشته باشد. برای مثال، اگر سیاره‌ها به وجود نمی آمدند، دانستن اینکه حیات چگونه می تواند وجود داشته باشد، بسیار سخت بود. اگر فقط یک جهان وجود داشته باشد، این احتمال خیلی اندک خواهد بود که دقیقا مثل جهان ما باشد. با این وجود، اگر بی‌نهایت جهان وجود داشته باشد، منطقی است که دستکم یکی از آنها حاوی حیات باشد. اما آیا این توضیح برای کیهان کافی است؟ ما هیچ کدام از این جهان‌های موازی بی‌نهایت را ندیده‌ایم!

در مقالۀ جدید، استیون هاوکینگ و همکارش توماس هرتوگ از یک مدل برای جهان ما استفاده می کنند تا ساختارش را بررسی کنند. آنان از روشی موسوم به هولوگرافی استفده کردند: کاهش دادن فضاهای سه بعدی به فراکتال‌های دو بعدی در یک سطح؛ هدف از این کار، محاسبۀ این است که جهان چه شکلی می باشد. نهان ماندن یک بعد کامل زمینه را برای انجام چنین مدل‌سازی ِ تسهیل می بخشد. آنان با در نظر گرفتن احتمال نوسان‌های کوانتومی تصادفی به احتمال بادکنک مانند بودن چندجهانی و یا صاف بودن آن پرداختند. یافته‌های آنان نشان می دهد که جهان صاف و مسطح است. یعنی تورم ابدی شاید آن پیامدی نباشد که دانشمندان انتظارش را داشتند.

در عوض، چندجهانی فاصلۀ زیادی با بی‌نهایت دارد، اگرچه احتمال دارد بیش از یک جهان وجود داشته باشد. اما وجود تعداد اندک جهان‌های موازی احتمالی قابل ارجح‌تر به تعداد بی‌نهایت است؛ یعنی می توانیم ماهیت و مکان آنها را مشخص کنیم. همچنین می توان به بررسی این نکته پرداخت که آیا آنها آثاری از خود در تابش بر جای مانده از بیگ بنگ به جای گذاشته‌اند یا خیر. اگرچه این یک مدلی بیش نیست، اما بررسی مستقیم مفهوم تورم ابدی در پس زمینه کیهان شناسی کوانتومی کاری تازه و هیجان‌انگیز است. اگرچه این مقالۀ آخر هاوکینگ می باشد، اما او در اواخر زندگی خود روی چند نظریه دیگر هم کار کرد. برای مثال، او به همراه کیهان‌شناسانی مثل ملکوم پری از دانشگاه کمبریج و اندی استرومینگر از دانشگاه هاروارد در تلاش بود تا ببیند آیا اطلاعات فیزیکی می توانند تا همیشه در سیاهچاله ناپدید شود یا خیر.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع: sci-news.com , sciencealert.com

رصد خوشه کهکشانی عظیم

بیگ بنگ: خوشه‌های کهکشانی، یکی از عظیم‌ترین ساختارهایی هستند که می‌توانند در جهان یافت – دسته‌های غول‌آسای این کهکشان‌ها توسط گرانش به یکدیگر متصل شده‌اند. این تصویر واضح از تلسکوپ فضایی هابل ناسا یکی از این خوشه‌ها که RXC J0032.1 + 1808 نام دارد را نشان می‌دهد که نور آن مسافت ۴ میلیارد سال را طی نموده تا به ما برسد.

به گزارش بیگ بنگ، خوشه‌های کهکشانی می‌توانند هزاران کهکشان را که توسط گرانش در کنار هم جمع شده‌اند را در بر بگیرند. در گذشته به نظر می‌رسید که آنها بزرگترین ساختارهای کیهان هستند – تا زمانی که در دهه ۱۹۸۰ با کشف ابرخوشه‌ها، که معمولا از ده‌ها خوشه و گروه کهکشانی تشکیل شده‌اند و در محدوده صدها میلیون سال نوری گسترش یافته‎اند، این عنوان از آنها صلب گردید.

با این حال، خوشه‌ها باید چیزی داشته باشند تا بدان بچسبند؛ ابرخوشه‌ها توسط گرانش در کنار یکدیگر قرار نمی‌گیرند، بنابراین خوشه‌های کهکشانی هنوز هم بزرگترین ساختارهای کیهان تلقی می‌شوند که توسط گرانش در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. مقدار مادۀ موجود در خوشه‌های کهکشانی به اندازه کافی بالا است و لذا می‌تواند  مفهوم زمان-فضا را تحریف نموده و مسیری که نور از طریق آن از خوشه عبور می‌کند، را منحرف نماید.

در بعضی موارد، این پدیده تا حدودی شبیه به یک لنز بزرگنمایی است که، به ما اجازه می‌دهد اجرامی را که در پشت یک خوشه قرار دارند و در غیر این صورت غیرقابل کشف خواهند بود را مشاهده نماییم. این تصویر از خوشۀ کهکشانی عظیم RXC J0032.1 + 1808 توسط دوربین پیشرفته هابل(ACS) و دوربین میدان دید گسترده ۳  (WFC3) بعنوان بخشی از یک برنامه رصد گسترده فضایی تحت عنوان پروژه رلیکس(RELICS) گرفته شده است. این پروژه، ۴۱ خوشۀ کهکشانی غول‌پیکر را در طول مسیر ۳۹۰ مدار حبابی به تصویر می‌کشد، و هدف آن یافتن بهترین کهکشان‌های موجود در دوردست است.

با بررسی بیشتر این کهکشان‌ها از طریق تلسکوپ فعلی و تلسکوپ فضایی جیمز وب در آینده، امیدواریم به اطلاعات بیشتری در مورد کیهان دست یابیم. اخترشناسان ناسا در این خصوص توضیح دادند: «انتظار می‌رود در سال ۲۰۱۸، تلسکوپ فضایی جیمز وب با بررسی طول موج فروسرخ اجرام دوردست را رصد کند. در نتیجۀ انبساط کیهان، اجرام بسیار دور، تغییر رنگ می یابند – نور آنها به سمت طیف قرمزتر تغییر کرده و بنابراین برای مطالعۀ آنها نیاز به یک تلسکوپ فروسرخ می باشد. در حالی که تلسکوپ هابل می تواند به مشاهدۀ میلیاردها سال گذشته و کهکشان‌های اولیه بپردازند، جیمز وب از توانایی لازم برای مطالعۀ کهکشان‌های “اولیه” در نخستین دوران شکل‌گیری آنها برخوردار می باشد.

ترجمه: سهیلا دوست پژوه/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

 

در قلب سحابی رتیل

بیگ بنگ: در قلب سجابی رتیل حباب‌های بزرگی از گاز پرانرژی، رشته‌های بلند غبار تاریک و ستاره‌های پرجرم غیرمعمول وجود دارد. در مرکز این قلب، یک گروه ستارگان وجود دارد که به حدی پرتراکم است که زمانی تصور می شد یک ستاره باشد.

این خوشۀ ستاره‌ای که R136 یا NGC 2070 نامیده می شود درست در بالای مرکز این عکس برجسته قابل رویت است و منزلگاه ِ تعداد بیشماری ستارۀ جوان داغ است. نور پرانرژی این ستارگان بطور مداوم گاز سحابی را یونیزه می کنند، در حالیکه باد ذرات پرانرژی حباب‌ها را هدایت و رشته‌های پیچیده را محدود می کند. این عکس رنگی که از ترکیب دیجیتالی تصاویر تلسکوپ فضایی هابل ناسا و تلسکوپ تکنولوژی جدید زمینی سازمان فضایی اروپا بدست آمده، جزئیات دقیق مرکز پرآشوب سحابی رتیل در ابر ماژلانی بزرگ، را نشان می دهد. سحابی رتیل که سحابی ۳۰ Doradus نیز نامیده می شود بعنوان یکی از بزرگترین مناطق تشکیل ستارۀ شناخته می شود و دوره‌های قدرتمندی از تشکیل ستاره را در هر چند میلیون سال ایجاد کرده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

ابرهای مواج مشتری

بیگ بنگ: ابرهای مشتری چگونه حرکت می کنند؟ برای پاسخ به این سوال، تصاویری که فضاپیمای جونو ناسا در حین آخرین عبورش از نزدیکی مشتری گرفته تجزیه و تحلیل شده و به طور دیجیتالی در یک ویدیوی تایم لپس برونیابی شدند.

این ویدیوی تایم لپس هشت ثانیه‌ای که بطور دیجیتالی بین دو عکسی که با فاصلۀ ۹ دقیقه از یکدیگر گرفته شده‌اند برونیابی شده، برآورد می کند که ابرهای مشتری چگونه ظرف مدت ۲۹ ساعت حرکت می کنند. این نتایج شبیه یک توهم است. هرچند، این انیمیشن کامپیوتری نشان می دهد که طوفان‌های دایره‌ای مارپیچی حرکت می کنند، در حالیکه نوارها و مناطق در جریان هستند. این حرکت کلی تعجب‌آور نیست و قبلأ نیز در ویدیوهای تایم‌لپس ِ مشتری دیده شده، اگرچه هرگز با جزئیات ارائه نشده است. این منطقۀ برجسته حدود چهار برابر مساحت نقطه سرخ بزرگ مشتری است. نتایج جونو به طور غیرمنتظره‌ای نشان می دهد که پدیده‌های آب و هوایی مشتری می توانند تا اعماق ابرها نفوذ کرده باشند.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

هرشل تابش لیزری نادری را در سحابی مورچه شناسایی کرد

هرشل تابش لیزری نادری را در سحابی مورچه شناسایی کرد

ستارهشناسان به کمک تلسکوپ فضایی هرشل تابش لیزری نادری را از سحابی سیارهای مِنزِل ۳ (۳ Menzel) شناسایی کردند. ممکن است این تابش حاکی از وجود منظومۀ ستارهای دوتایی در مرکز این سحابی باشد.

سحابی سیاره‌ای مِنزل ۳ اغلب با نام سحابی مورچه شناخته میشود. سحابی مورچه، سحابی سیاره‌نمای دوقطبی در صورت فلکی گونیاست که حدود ۸ هزار سال نوری از زمین فاصله دارد. این سحابی نیز مانند سایر سحابی‌های سیاره‌نما ناشی از مرگ ستاره‌ای نسبتاً کم جرم است که با بیرون راندن لایه‌های خارجی خود، به صورت ستارۀ کوتوله سفیدی در آمده است. سحابی مورچه را نخستین‌بار دونالد مِنزِل، منجم امریکایی، در سال ۱۹۲۲/۱۳۰۱ رصد کرد. همچنین دکتر منزل از نخستین کسانی بود که، پیش از کشف لیزر در آزمایشگاه، معتقد بود در شرایطی خاص «نور تقویت شدۀ ناشی از گسیل القایی تابش» (به عبارتی Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation یا به اختصار LASER) میتواند در سحابیها نیز رخ دهد.

اکنون دادههای جدید هرشل تابش شدید لیزری را از مرکز سحابی مورچه نشان میدهد. این نوعِ نادر از تابش که فقط تحت شرایط فیزیکی خاصی رخ میدهد تابش لیزری بازترکیب هیدروژن (hydrogen recombination laser emission) نامیده میشود. این نوع انتشار لیزر نشان دهندۀ وجود گازی در نزدیکی ستاره است که ده هزار برابر گاز سحابیهای سیارهنما و بخش‌های قابل مشاهدۀ سحابی مورچه چگالی دارد. از طرفی، فضای نزدیک ستاره‌ای که به پایان عمر خود رسیده تقریباً خالی‌ است، چون همۀ مواد لایه‌های بیرونی ستاره به بیرون پرتاب شد‌ه‌اند (منظور از نزدیک فاصلۀ مثلاً خورشید تا زحل است). وجود قرصی چرخان تنها راهی است که امکان وجود چنین گاز چگالی را در اطراف ستاره‌ فراهم می‌کند. چنین قرصی نیز نشان دهندۀ وجود ستاره‌ای همدم است زیرا گازی را که در حال خروج است به‌سختی میتوان در مداری به دور ستاره به دام انداخت؛ مگر اینکه ستارۀ همدم مسیر گاز را منحرف و به سمت قرص هدایت کند. شایان ذکر است، ستاره‌شناسان هنوز ستارۀ دوم را که در قلب سحابی پنهان شده رصد نکردهاند.

شناسایی هلیوم در جو یک سیاره فراخورشیدی

بیگ بنگ: تیمی بین‌المللی از ستاره‌شناسان، در جوِ WASP-107b، هلیوم- دومین عنصر فراوان بعد از هیدروژن، در کیهان- شناسایی کردند. WASP-107b سیاره فراخورشیدی فرانپتونی، در فاصلۀ تقریبا ۲۰۰ سال نوری در صورت فلکی سنبله است. این اولین باری است که این گازِ بی‌اثر  در جو سیاره‌ای فراخورشیدی شناسایی شده است.

به گزارش بیگ بنگ، هلیوم برای اولین‌بار در سال ۱۸۶۸ به صورت نشانه خط طیفی زرد نامعلومی در نور خورشید کشف شد. ستاره‌شناس انگلیسی، نورمن لاک‌یر، اولین کسی بود که اعلام کرد این خط به علت عنصر جدیدی است و آن را، پس از تیتان یونانیِ خورشید، هلیوس نامید. این تیم تحقیقاتی، به سرپرستی ستاره‌شناس دانشگاه اکستر، “جسیکا اسپیک” با استفاده از دوربین ۳ میدان باز روی تلسکوپ فضایی هابل توانستند این عنصر را در جو سیارۀ WASP-107b کشف کنند.

اسپیک گفت: «بعد از هیدروژن، هلیوم دومین عنصر رایج در جهان است. همچنین یکی از اجزای اصلی سیاره‌های مشتری و زحل در منظومه شمسی ما است. با این حال تاکنون در سیارات فراخورشیدی هلیوم شناسایی نشده بود، علیرغم اینکه در جستجوی آن بودیم.» WASP-107b یکی از کم‌چگال‌ترین سیاراتِ شناخته‌شده است: در حالی که اندازۀ این سیاره مشابه با مشتری است اما جرم آن فقط ۱۲٪ جرم مشتری می‌باشد. این سیاره که هر شش روز یک بار به دور ستارۀ میزبان خود- ستاره بسیار فعال توالی اصلی نوع K به نام WASP-107 – می‌چرخد، یکی از سردترین جوهای سیارات فراخورشیدی‌ای که تاکنون کشف شده‌اند، را دارد؛ هر چند در دمای ۵۰۰ درجه سلسیوس هنوز بسیار داغ‌تر از زمین است.

ستاره‌شناسان گفتند: «میزان هلیوم کشف‌شده در جو WASP-107b آنقدر زیاد است که جو بالایی آن باید ده‌ها هزار مایل به سمت بیرون، در فضا، گسترش یابد. از آنجایی که جو WASP-107b بسیار گسترده شده است، مقدار قابل توجهی از گازهای جو خود را به فضا وارد می‌کند، یعنی آنها را از دست می‌دهد- بین ۰٫۱ تا ۴ درصد از کل جرم جو آن در هر یک میلیارد سال.»

اسپیک و همکارانش با تجزیه و تحلیل طیف نوری که از قسمت بالایی جو می‌گذرد، توانستند وجود هلیوم در کشف کنند. قدرت چشمگیر سیگنال اندازه‌گیری‌ شده، از تکنیک جدیدی استفاده کرد که بر اندازه‌گیری‌های فرابنفش که برای مطالعۀ جوهای بالایی سیارات فراخورشیدی به کار می‌روند، متکی نیست. این ستاره‌شناسان باور دارند که این تکنیک جدید، که از نور مادون قرمز استفاده می‌کند، می‌تواند مسیرهای جدیدی را برای بررسی جو سیارات فراخورشیدیِ اندازه زمین، که در قسمت‌های دورتر کیهان یافته شده‌اند، بگشاید.

اسپیک گفت: «این سیگنال قوی هلیوم که ما اندازه‌گیری کردیم، تکنیک جدیدی را برای مطالعۀ لایه‌های بالایی جوهای فراخورشیدی در طیف وسیع‌تری از سیارات، نشان می‌دهد. روش‌های فعلی، که از نور فرابنفش استفاده می‌کنند، به نزدیک‌ترین سیارات فراخورشیدی محدود هستند. می‌دانیم که در جو بالایی زمین هلیوم وجود دارد و این تکنیک جدید می‌تواند در تشخیص جوهای اطراف سیارات فراخورشیدیِ اندازۀ زمین به ما کمک کند- چیزی که با تکنولوژی فعلی بسیار دشوار است.»

یکی از اعضای تیم، دکتر دیوید سینگ از دانشگاه اکستر، گفت: «روش جدید ما، به همراه تلسکوپ‌های آینده مانند تلسپکوپ فضایی جیمز وب، به ما امکان تجزیه و تحلیل جوهای سیارات فراخورشیدی را به طور خیلی دقیق‌تر از قبل، می‌دهد.» یکی از اعضای تیم، دکتر تام اوانر از دانشگاه اکستر، گفت: «هلیومی که ما کشف کردیم به صورت ابر ناهمواری که سیاره را احاطه می‌کند، در فضا گسترش می‌یابد. اگر سیارات فراخورشیدی کوچکتر و به اندازه زمین نیز ابرهای هلیومی مشابهی داشته باشند، این تکنیک جدید، در آینده‌ای بسیار نزدیک وسیلۀ هیجان‌انگیزی را برای مطالعه جوهای بالایی فراهم می‌کند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجلۀ Nature منتشر شده است.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

راز “عمل شبح‌وار” چیست؟

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، ۱۲ تیم از فیزیکدان در ۱۰ کشور، بیش از ۱۰۰ هزار داوطلب گیمر و بیش از ۹۷ میلیون واحد داده که همه آنها به صورت دستی و به صورت تصادفی تولید شده بودند را بررسی کردند. داوطلبان از مکان‌های مختلف در سراسر جهان یک بازی ویدئویی آنلاین را در ۳۰ نوامبر ۲۰۱۶ انجام دادند که میلیون‌ها بیت یا “رقم دودویی” -کوچکترین واحد داده‌های کامپیوتری- را تولید کردند.

سپس فیزیکدان‌ها از این بیت‌های تصادفی در آزمایش‌های موسوم به “زنگ”(Bell) استفاده کردند تا نشان دهند که ذرات درهم‌تنیده و یا ذراتی که حالت آنها به طور اسرارآمیزی باهم ارتباط دارد، می‌توانند به نحوی اطلاعات را سریع‌تر از آنچه نور می‌تواند سفر کند، منتقل کنند. ” مورگان میچل”، استاد کوانتوم‌شناسی در موسسه علوم فوتونی بارسلونا می‌گوید: یافته‌های اخیر با توصیف اینشتین با یک حالت شناخته شده به نام “واقع‌گرایی محلی” مخالف است.

وی افزود: ما نشان دادیم که دیدگاه اینشتین از واقع‌گرایی محلی، که در آن همه ذرات بعد از بر هم‌کنش، حتی با وجود چندین سال نوری فاصله، بازهم خواصشان باهم تغییر می‌کند و انتقال با سرعت بیشتر از سرعت نور ممکن نیست، نمی‌تواند درست باشد. حداقل یکی از این موارد نباید درست باشد. این مشاهدات، احتمال دو سناریوی پیچیده ذهنی را سبب می‌شود؛ یا نحوه مشاهدات ما از جهان در واقع آن را تغییر می‌دهد، یا ذرات به نحوی با یکدیگر ارتباط برقرار می‌کنند که ما نمی‌توانیم آن را ببینیم یا حس کنیم. یا احتمالا هر دو.

پدیده گره‌خوردگی یا برهم‌نهی کوانتومی می‌گوید برخی ذرات مثل ذرات فوتون‌ها و الکترون‌ها می‌توانند یک بار با هم تقابل کنند و روی هم اثر متقابل بگذارند ولی همچنان حتی پس از جدایی، کیفیت و ویژگی‌هایی مثل چرخش و اسپین و قطبیدگی و غیره مشترکی دارند، حتی اگر هزاران سال نوری از هم فاصله بگیرند. جالب است بدانید با تغییر یکی، دیگری نیز دچار تغییراتی می‌شود.

اینجاست که مرزهای کلاسیک شکسته می‌شود. اینشتین به این پدیده کوانتومی “عمل شبح‌وار” می‌گفت که نظر اینشتین را حوالی سال‌های ۱۹۳۵ جلب کرد. البته با این که اینشتین یکی از بنیانگذاران فیزیک کوانتومی بود، ولی هرگز کنش‌های بین ذرات کوانتومی را نمی‌توانست قبول کند. به خاطر همین مقاله‌ای مشترک با دو همکار دیگرش به نام روزن و پودولسکی داد که این نظریه با نام هر سه آنها مشهور شد.

در این مقاله ضمن این که گفتند در نظریات کوانتومی مشکلاتی وجود دارد، این ایده را مطرح کردند که متغیرهای پنهانی حلال مشکلات است. ظاهرا یکی از مهمترین علل مخالفت اینشتین با پدیده در هم‌تنیدگی کوانتومی این بود که نسبیت خاص را زیر سوال می‌برد. چون طبق نسبیت اعتقاد بر این بود که اطلاعات بیش از سرعت نور نمی‌توانند منتقل شوند.

در سال ۱۹۶۴ “جان بل” در آزمایشگاه خود یک رابطه ریاضی کشف کرد که به “نامساوی بل” مشهور شد و می‌توانست نظریات متغیرهای پنهانی اینشتین و همچنین نظریه کوانتومی را آزمایش کند. اگر نقض نامساوی بل در آزمایشاتش دیده می‌شد یعنی نظریه کوانتومی پیروز بود. اما این مساله تا دهه هشتاد میلادی طول کشید.

دو فیزیکدان به نام‌های “استوارت فریدمن” و “جان کلاورز” در دانشگاه برکلی آمریکا موفق شدند با اندازه‌گیری قطبش فوتون‌هایی که قبلا با یکدیگر برهم‌کنش داشته‌اند، نقض نامساوی بل و در نتیجه وجود پدیده اسرارآمیز درهم‌تنیدگی کوانتومی را برای اولین بار به طور تجربی مشاهده کنند. سال ۸۲ میلادی نیز یک فرانسوی به نام “الن اسپک” با افزایش دقت دوباره، پدیده درهم‌تنیدگی را تست کرد و پیروز شد.

سال ۲۰۰۸ نیز در دانشگاه ژنو این مساله مجدد آزمایش شد و نشان داده شد که سرعت انتقال اطلاعات به بیش از ۱۰ هزار برابر سرعت نور می‌رسد. برای انجام آزمایشات بل، فیزیکدانان از اندازه‌گیری‌های تصادفی انتخاب شده مانند قطبی شدن دو ذره درهم، مانند فوتون‌ها که در مکان‌های مختلف وجود دارند، مقایسه می‌کنند. اگر یک فوتون در یک جهت (به عنوان مثال بالا) قطبی شده باشد، دیگری تنها درصد مشخصی از زمان به سمت طرفین خواهد رفت.

اگر تعداد دفعاتی که اندازه‌گیری‌های ذره‌ای یکدیگر را تکرار و تایید می‌کنند بالاتر از میزان مشخصی باشد، بدون در نظر گرفتن ماهیت ذرات و یا مرتبه‌ای که در آن اندازه‌گیری‌ها انتخاب شده است، نشان می‌دهد که ذرات جدا شده حالت خود را در همان لحظه‌ای که اندازه‌گیری می‌شوند، “انتخاب” می‌کنند. این موضوع نشان می‌دهد که ذرات می‌توانند بلافاصله با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. یا به اصطلاح همان عمل شبح‌وار در یک فاصله که اینشتین را بسیار ناراحت کرده بود.

این واکنش‌های هماهنگ شده در نتیجه با مفهوم وجود مستقل مخالف است؛ دیدگاهی که پایه و اساس اصل واقع‌گرایی محلی را بر پایه قوانین مکانیک کلاسیک شکل می‌دهد. اما آزمایش‌ها نشان داد که ذرات گره‌خورده حالت‌های همبسته را نشان می‌دهند. موضوعی که نشان می‌دهد رفتار ذرات جهان واقعا شبح‌وار است و اینشتین اشتباه می‌کرده است.

با این حال، آزمایش‌های بل نیازمند انتخاب اندازه‌گیری به صورت واقعا تصادفی است و این سخت است. زیرا از آنجا که عوامل ناشناخته می‌تواند انتخاب محققان را تحت تاثیر قرار دهد، حتی تولید داده‌های تصادفی کامپیوتر نیز به طور کامل تصادفی نیست. دانشمندان گزارش دادند این یک نقص در آزمایش‌های بل است که به عنوان “گسست آزادی انتخاب” شناخته می‌شود. هر یک از آزمایشگاه‌ها، آزمایش‌های مختلف را با استفاده از ذرات مختلف از جمله اتم‌های تک، گروه‌های اتمی، فوتون‌ها و دستگاه‌های ابررسانا انجام دادند و نتایج آنها اختلاف شدیدی با واقع‌گرایی محلی نشان می‌دهد.

این آزمایش‌ها همچنین یک شباهت جذاب بین انسان و ذرات کوانتومی را در رابطه با تصادف و اراده آزاد نشان داد. “میچل” توضیح داد که اگر آزمایش‌های بل براساس اندازه‌گیری‌های تصادفی واقعی متاثر از انسان و نه متاثر از خود ذرات گره‌خورده انجام شود، آن زمان رفتارهای انسان و ذرات نیز به طور تصادفی بود. وی افزود: اگر ما آزاد باشیم، ذرات نیز چنین هستند.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: Livescience.com