جنگل‌های آمازون در چنگال آتش

بیگ بنگ: جنگل‌های بارانی آمازون در برزیل در چنگال آتش گیر افتاده است؛ برخی از آن بعنوان شدیدترین آتش‌سوزی در طول یک دهه گذشته یاد کرده‌اند.

mato grossoبه گزارش بیگ بنگ، ایالات شمالی روریما، ایکر، روندونیا و آمازوناس به شدت از این آتش‌سوزی تاثیر پذیرفته‌اند. اما عکس‌های منتشر شده که با هشتگ #PrayforAmazonia قابل دسترسی است، به چند دهه پیش تعلق داشته و یا حتی مربوط به برزیل نیستند. پس دقیقا چه اتفاقی در حال رخ دادن است؟ در این مقاله برآنیم تا وخامت شرایط را در آمازون بررسی کنیم.

امسال آتش‌سوزی‌های زیادی گزارش شده است. براساس داده‌های آژانس فضایی برزیل، این کشور در تعداد آتش‌سوزی‌های سال ۲۰۱۹ رکورد تازه‌ای به ثبت رسانده است. بنا به اعلام موسسه ملی تحقیقات فضایی، داده‌های ماهواره‌ای حاکی از افزایش ۸۵ درصدیِ آتش‌سوزی‌ها در مقایسه با مدت مشابه پارسال می‌باشد. مقامات می‌گویند که بیش از ۷۵۰۰۰ مورد آتش‌سوزی جنگل در هشت ماه نخست سال در برزیل ثبت شده است؛ که بالاترین مقدار از سال ۲۰۱۳ می‌باشد.

brazil annual fires nc

سال ۲۰۱۸ در همین بازه زمانی، ۴۰۰۰۰ مورد آتش‌سوزی در جنگل‌های این کشور رخ داده بود. آتش‌سوزی جنگل‌های آمازون در فصل خشک (از ماه جولای تا اکتبر) امری متداول است. رویدادهای طبیعی از قبیل اصابت صاعقه می‌تواند در بروز این آتش‌سوزی‌ها نقش داشته باشد. اما کشاورزان و چوب‌بُرها هم می‌توانند به این فاجعه کمک کنند.

mato grosso sat picture planetبنا به اعلام فعالان محیط زیست، سخنان ضدزیست محیطی رئیس جمهور برزیل «جاییر بولسونارو» باعث افزایش فعالیت‌های قطع درختان شده است. اما در پاسخ، رئیس جمهور سازمان‌های غیردولتی را مسبب آتش‌سوزی‌های گسترده دانست که درصدد آسیب رساندن به وجهه دولت او هستند.

او در ادامه گفت که دولت از منابع کافی برای مبارزه با آتش‌سوزی بی‌بهره است. بخش‌های شمالی برزیل به شدت تحت تاثیر این آتش‌سوزی گسترده قرار دارد. در مقایسه با متوسط آتش‌سوزی چهار سال گذشته (۲۰۱۵ تا ۲۰۱۸)، روریما، ایکر، روندونیا و آمازوناس با افزایش قابل توجه آتش‌سوزی روبرو شده‌اند.

brazil active fires map ncدرصد افزایش آتش‌سوزی به تفکیک استان‌های مختلف به صورت زیر است: روریما: ۱۴۱%؛ ایکر: ۱۳۸%؛ روندونیا: ۱۱۵% و آمازوناس: ۸۱%. آمازوناس، بزرگترین ایالت برزیل، وضعیت اضطراری اعلام کرده است. رئیس جمهور این کشور داده‌های جنگل زدایی را دروغ محض توصیف کرد. آتش‌سوزی جنگل باعث انتشار حجم قابل توجهی دود و کربن می‌شود.

amazon CO monoxide emissionsدود ناشی از این آتش‌سوزی گسترده به منطقه آمازون و فراتر از آن هم رسیده است. بر اساس سرویس نظارت اتمسفر کوپرنیک اتحادیه اروپا(Cams)، دود این آتش‌سوزی تا ساحل اقیانوس اطلس هم رسیده است. آسمان سائوپائولو تیره شده و اوضاع خوبی حاکم نیست. در پی آتش‌سوزی‌ها، میزان بسیار زیادی کربن دی اکسید آزاد شده است؛ معادلِ ۲۲۸ مگاتُن تا به الان در سال جاری. کربن مونوکسید هم در این رویداد وارد اتمسفر می‌شود؛ این گاز در هنگام سوختن چوب آزاد می‌شود.

حوضه آمازون که منزلگاه تقریبا سه میلیون گونه گیاهی، جانوری و یک میلیون مردم محلی است، نقشی حیاتی در تعدیل گرمایش جهانی دارد؛ جنگل‌های آمازون میلیون‌ها تُن انتشار کربن را هر ساله جذب می‌کنند. اما وقتی درختان قطع یا سوزانده می‌شوند، کربنی که ذخیره می‌کنند به اتمسفر آزاد شده و ظرفیت جنگل‌های بارانی برای جذب کربن رو به کاهش می‌گذارد.

amazon nation fires ncچند کشور دیگر در حوضۀ آمازون هم سال جاری آتش‌سوزی‌های متعددی را تجربه کرده‌اند. ونزوئلا به بیش از ۲۶۰۰۰ آتش‌سوزی در رتبه دومِ بیشترین تعداد آتش‌سوزی‌ها قرار دارد. بولیوی هم با بیش از ۱۷۰۰۰ آتش‌سوزی در جایگاه سوم ایستاده است. دولت بولیوی از یک تانکر هوایی اطفای حریق برای مهار آتش‌سوزی‌های گسترده در شرق این کشور استفاده می‌کند. کارگران زیادی برای مهار آتش به محل اعزام شده‌اند؛ همچنین برای حیواناتی که از شعله‌های آتش گریخته‌اند، پناهگاه‌هایی در نظر گرفته شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: BBC

شکوه سحابی شکارچی

بیگ بنگ: آیا این صورت فلکی را می‌شناسید؟ اگرچه این یکی از مشخص‌ترین گروه‌های ستاره‌ای در آسمان است، اما این شکارچی نسبت به چیزی که می بینید کامل‌تر است – شکارچی که فقط از طریق عکسبرداری با یک دوربین دیجیتالی با نوردهی بالا و پردازش دیده می‌شود.

OrionDeep GleasonAndreoدر اینجا، آلفای شکارچی(Betelgeuse)، این غول سرخ جالب با یک رنگ نارنجی بعنوان درخشان‌ترین ستاره در پایین سمت چپ دیده می‌شود. ستاره‌های سرخ و داغ شکارچی بی‌شمارند، در این تصویر ستارۀ غول‌پیکر بتا شکارچی(Rigel) در بالا سمت راست واقع شده و گاما شکارچی(Bellatrix) نیز در بالا سمت چپ دیده می شود. این سه ستاره که ۱۵۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارند در کمربند شکارچی قرار دارند و از ابرهای میان‌ستاره‌ای این صورت فلکی متولد شده‌اند.

OrionDeep GleasonAndreo annotatedدر سمت راست کمربند شکارچی یک تودۀ تار وجود دارد که ممکن است آشنا به نظر برسد – پرورشگاه ستاره‌ای که به سحابی شکارچی معروف است. در آخر، حلقۀ بارنارد وجود دارد که با چشم غیرمسلح قابل رویت نیست – یک سحابی نشری گازی غول‌پیکر در پیرامون کمربند و سحابی شکارچی که بیش از ۱۰۰ سال پیش توسط عکاس نام، ای ای بارنارد کشف شد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

محققان معمای «منشاء حیات در زمین» را حل کردند

بیگ بنگ: پژوهش تیمی از محققان دانشگاه واشنگتن نشان می دهد دلیل پیدایش نخستین سلول‌ها در زمین باستانی این بود که اجزای اصلی پروتئین‌ها به تثبیت غشاء پرداختند.

d zبه گزارش بیگ بنگ، پیدایش حیات در زمین تقریبا به چهار میلیارد سال پیش باز می‌گردد؛ یعنی زمانیکه نخستین سلول‌ها درون سوپ ازلی از ترکیبات پیچیده شیمیایی و غنی از کربن تشکیل یافتند. این سلول‌ها با نوعی چالش شیمیایی روبرو شدند. آنها به یون‌های ویژه‌ای از درون این سوپ احتیاج داشتند تا کارهای بنیادی خود را انجام بدهند. اما احتمال می‌رود آن یون‌های باردار باعث ایجاد اختلال در غشاهای ساده‌ای شده باشند که به دور سلول‌ها پیچیده بودند.

تیمی از محققان در دانشگاه واشنگتن با استفاده از غشایی که شاید در زمینِ جوان وجود داشت، این معما را حل کرده‌اند. محققان با استفاده از محفظه‌هایِ مملو از سیال و به اندازۀ سلول که غشاهایی از جنس مولکول‌های اسید چرب آنها را احاطه کرده، دریافتند که آمینواسیدها (اجزای تشکیل دهنده پروتئین‌ها) میتوانند غشاها را در برابر یون‌های منیزیم تثبیت کنند. نتایج این محققان زمینه را برای نخستین سلول‌ها فراهم آورد تا اطلاعات ژنتیکی خود را در RNA رمزگذاری نمایند؛ RNA یک مولکول مرتبط به DNA است که برای محافظتش و همچنین حفظ ثبات و پایداری غشاء به منیزیم نیاز دارد.

Vesicles Serine x
تصاویری از غشاء که با استفاده از روش میکروسکوپی الکترونی تهیه شده است. بالا: غشاهایی در یک محلول که هیچ آمینواسیدی ندارد. پایین: غشاهایی در یک محلول که حاوی سِرین است؛ این آمینواسید به غشاء فرصت میدهد تا لایه‌های مختلفی از غشاهای هم‌مرکز بسازند.

یافته‌ها نشان میدهد که آمینواسیدها چگونه در ثبات غشاء در محیط‌های نامساعد ایفای نقش کرده‌اند. بر اساس این یافته‌ها، می‌بینیم که چگونه تک تک اجزای سازنده ساختارهای سلولی (غشا، پروتئین‌ها و RNA) در محیط‌های آبی در زمین باستانی با یکدیگر کنار آمده‌اند. نویسنده مقاله «روی بلک» استاد شیمی و زیست شناسی خاطرنشان کرد: «سلول‌ها از انواع مختلفی از ساختارها تشکیل یافته‌اند و انواع مختلفی از اجزای تشکیل دهنده را دارند. هیچگاه مشخص نشده که چرا سلول‌ها بصورت موثر گردهم می آیند تا کاری را به انجام برسانند.»

محققان سعی کردند با بررسی‌های دقیق خود به جزئیات حیاتی و گمشده دست بیایند. در همین راستا، آقای بلک با خانم «سارا کلر» استاد شیمی و متخصص در زمینه غشاء به همکاری پرداخت. آقای بلک از این مسئله به شگفت آمده که مولکول‌های اسید چرب میتوانند با خودشان گردهم آمده و غشاهایی را پدید آورند. بر اساس فرضیه او، این غشاها میتوانند سطوح خوبی برای ایجاد اجزای سازنده RNA و پروتئین‌ها باشند.

Vesicles Serine خانم کلر، محقق و یکی از نویسندگان مقاله گفت: «میتوان چنین تصور کرد که انواع مختلفی از مولکول‌ها مثل توپ تنیس در داخل سوپ ازلی به این طرف و آن طرف حرکت می‌کنند. یافته های ما نشان داد که اجزای RNA ترجیحا به غشای اسید چرب متصل می‌شوند و غشای ظریف و شکننده را در برابر اثرات مضر نمک محافظت می‌کنند. نمک بعنوان ترکیبی رایج از گذشته تاکنون وجود داشته است.»

محققان این فرضیه را به پیش کشیدند که آمینواسیدها توانایی استحکام‌بخشی به غشاء را داشتند. آنان از روش‌های آزمایشی متنوعی برای بررسی اینکه ۱۰ آمینواسید مختلف چگونه با غشاء برهمکنش کردند، استفاده نمودند. آزمایش‌های محققان نشان داد که برخی از آمینواسیدها به غشاء وصل شده و آنها را تثبیت می‌کنند. البته ناگفته نماند که بعضی از آمینواسیدها زمینه‌سازِ تغییرات ساختاری بزرگی در غشاء شدند؛ مثلا با تشکیل گوی‌های هم مرکز از غشاء که به لایه‌های پیاز شباهت دارد. محقق و نویسنده «کیتلین کورنل» دانشجوی دکتری در گروه شیمی دانشگاه واشنگتن بیان کرد: «آمینواسیدها صرفا از وزیکول‌ها محافظت نمی کنند، بلکه در ایجاد وزیکول‌های چندلایه هم به ایفای نقش پرداختند.»

Cell Origin Model x
مدل نحوه قرارگیری عناصر سازندۀ سلول‌های اولیه در غشاها. سمت چپ: عناصر سازندۀ غشاها، RNA و پروتئین‌ها در گروه نخستین.
وسط: غشاها زیرگروهی از عناصر سازنده (دایرۀ خاکستری) را شکل داده و به هم می‌چسبانند که به نوبت غشاها را پایدار می کند. سمت راست: RNA کاربردی و پروتئین‌ها در غشاء قرار می‌گیرند.

محققان همچنین دریافتند که آمینواسیدها با تغییراتی در غلظت به تثبیت غشاء کمک کردند. برخی دانشمندان اینطور متصور می‌شوند که نخستین سلول‌ها در حوضچه‌های سطحی پدید آمده‌اند که در آنها غلظت آمینواسید در چرخه‌هایی کم و زیاد شده است. بر طبق یافته‌های جدید، شاید غشاها مکان مناسبی برای این قبیل از مولکول‌ها بوده است. حالا محققان در مورد این مسئله به کاوش می‌پردازند که این اجزای پروتئینی چگونه به یکدیگر وصل شدند تا کارهای مهم و حیاتی را با انجام برسانند.

خانم کِلر در پایان اظهار داشت: «دانشگاه واشنگتن جای بسیار خوبی برای اکتشاف است، زیرا جامعه علمی در آن اشتیاق بالایی برای کار گروهی دارد و بطور پیوسته ایده‌ها و نتایج آزمایش‌ها را با یکدیگر در میان می‌گذارند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در a Proceedings of a National Academy of Sciences منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

سیاه چاله مرکزی آرام راه شیری نوری عظیم منتشر کرد!

کمان اِی (Sagittarius A)، سیاه‌ چاله‌ی غول‌ آسای مرکز راه شیری معمولا بی تلاطم است. این سیاه‌ چاله هسته‌ ی فعالی نیست که به انتشار نور و گرما در فضای اطراف خود بپردازد؛ اغلب اوقات شدت فعالیت آن اندک است و درخشش صرفا نوسان‌های اندکی دارد. اما اخیرا دانشمندان متوجه شرایط عجیب درخشش زبانه‌ای در اطراف این سیاه‌چاله با شدت ۷۵ برابر بیشتر از سطح معمول شدند. این زبانه، درخشان‌ترین زبانه‌ی ساگیتاریوس A* در طول‌موج‌های نزدیک به فروسرخ است. طبق بیان توآن دو، ستاره‌شناس دانشگاه لس‌آنجلس کالیفرنیا:

این پدیده شگفتی بزرگی است. سیاه‌چاله به‌قدری درخشان بود که آن را با ستاره‌ی S0-2 اشتباه گرفتم زیرا قبلا هرگز ساگیتاریوس A* را با چنین درخششی ندیده بودم. در فریم‌های بعدی کاملا مشخص بود منبع این درخشش، متغیر است و به‌ احتمال‌ زیاد باید سیاه‌چاله باشد. تقریبا می‌دانستم اتفاق جالبی در سیاه‌چاله در حال رخ دادن است.

چه اتفاقی افتاده؟

استاره‌شناسان هنوز به‌ دنبال پاسخ به این سؤال هستند. یافته‌های آن‌ها تاکنون در نشریه‌ی Astrophysical Journal Letters منتشر شده است. دو و تیم او با استفاده از رصدخانه‌ی کک در هاوایی به مدت چهار شب به رصد مرکز کهکشان پرداختند. درخشش عجیب مرکز کهکشان در روز سیزدهم مه رصد شد و پژوهشگرها سعی کردند به‌صورت تایم لپس از آن عکاسی کنند. نتیجه‌ی دو ساعت عکاسی به چند ثانیه فیلم فشرده تبدیل شد.

سیاه چاله مرکزی آرام راه شیری نوری عظیم منتشر کرد!

نقطه‌ی درخشانِ ابتدای فیلم، ابر چرخان گاز و غبار اطراف ساگیتاریوس A* است. سیاه‌چاله‌ها معمولا هیچ پرتویی را که بتوان با ابزار کنونی به رصد آن پرداخت از خود منتشر نمی‌کنند بلکه با اعمال نیروی گرانشی به مواد اطراف خود منجر به تولید اصطکاک بی‌نهایت و درنتیجه تولید پرتو می‌شوند.

با استفاده از تلسکوپ طیف مادون‌قرمز، درخشش پرتو قابل رویت است. معمولا درخشندگی ساگیتاریوس A* مانند سوسوها یا نوسان‌های درخشش شمع است که از دقیقه تا ساعت متغیر هستند؛ اما وقتی درخشش زبانه‌های اطراف سیاه‌چاله افزایش پیدا کنند به این معنی است که چیزی به دام جاذبه‌ی آن افتاده است. فریم اول که درست در ابتدای رصد برداشته شده، درخشان‌ترین فریم است و نشان می‌دهد درخشش ساگیتاریوس A* قبل از رصد احتمالا بیشتر بوده؛ اما هنوز مشخص نیست این سیاه‌چاله دقیقا چه چیزی را بلعیده است.

اطلاعات و تحقیقات

تیم پژوهشی سخت مشغول جمع‌آوری داده‌ها و تجزیه‌ی آن‌ها است اما فعلا دو احتمال عمده برای این اتفاق وجود دارد. یکی از آن‌ها G2 است: ابری گازی که در سال ۲۰۱۴ در فاصله‌ی ۳۶ ساعت نوری از ساگیتاریوس A* قرار گرفته بود. مجاورت ابر گازی با سیاه‌چاله باعث متلاشی شدن آن می‌شود و درنهایت توسط سیاه‌چاله بلعیده می‌شود. به این مجاورت بعدها لقب «فشفشه‌ی کیهانی» داده شد اما پژوهشگرها معتقدند نمایش آتش‌بازی سیاه‌چاله در ماه مه ممکن است با تأخیر مواجه شده باشد.

اما باز هم باید تایم‌لپس را بررسی کرد. نقطه‌ی روشن سیاه‌چاله در محدوده‌ی ساعت یازده را ببینید: این نقطه S0-2 است؛ ستاره‌ای که مدت‌ها در مدار بیضی ساگیتاریوس A* قرار گرفته است. سال گذشته این ستاره در فاصله‌ی ۱۷ ساعت نوری از سیاه‌چاله قرار داشت که نزدیک‌ترین تماس آن با ساگیتاریوس به شمار می‌رود. به‌گفته‌ی دو:

یکی از احتمالات می‌تواند این باشد که سال گذشته با نزدیک شدن ستاره‌ی S0-2 به سیاه‌چاله، جریان‌های گازی آن به سمت سیاه‌چاله تغییر مسیر دادند و سیاه‌ چاله گاز بیشتری را به داخل خود کشید.

تنها راه رسیدن به نتیجه‌ی قطعی، دسترسی به داده‌های بیشتر است. داده‌ها در حال حاضر در طیف‌های بزرگ‌تر طول‌موج جمع‌آوری شده‌اند. در هفته‌های پیش رو و قبل از ناپدید شدن درخشش ساگیتاریوس از آسمان شب، رصدهای بیشتری در رصدخانه‌ی کک انجام خواهد شد. از طرفی بسیاری از تلسکوپ‌های دیگر از جمله اسپیتزر، چاندرا، سوییفت و ALMA هم در ماه‌های گذشته به رصد مرکز راه شیری پرداخته‌اند. داده‌های این تلسکوپ‌ها می‌تواند ابعاد متفاوتی از فیزیک تغییر درخشش را آشکار و به درک بیشتر رفتار ساگیتاریوس A* کمک کند.

هابل از یک کهکشان کوتوله دور افتاده عکس گرفت

بیگ بنگ: تلسکوپ فضایی هابل توانست عکسی زیبا از کهکشان کوتوله دورافتادۀ NGC 1156  ثبت کند که میتواند به یکی از بهترین اهداف برای مطالعۀ کهکشان‌های کوتوله دوردست تبدیل شود.

image e NGCبه گزارش بیگ بنگ، کهکشان NGC 1156، حدود ۲۵ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد در صورت فلکی بره، واقع شده است. این کهکشان در تاریخ ۱۳ نوامبر ۱۷۸۶ توسط اخترشناس آلمانی- بریتانیایی- ویلیام هرشل کشف شد. NGC 1156 یکی از کهکشان‌های دورافتاده‌ای است که کمتر دچار تغییر و تحول شده و نزدیکترین همسایگان آن UGC 2684 و UGC 2716 هستند.

این کهکشان بعنوان یک کهکشان کوتوله غیرمعمولی طبقه‌بندی می شود، چرا که دارای شکل مارپیچی یا شکل گرد سایر کهکشان‌ها نیست، و در سمت کوچکتر خود، دارای منطقۀ نسبتا بزرگ مرکزی‎ای است که توسط ستارگان اشغال شده است. برخی گازهای موجود در NGC 1156 در جهت مخالف سایر کهکشان‌ها گردش می کنند و حاکی از این امر است که در گذشته این کهکشان با یک کهکشان دیگر برخورد داشته است.

گرانش کهکشان دیگر – و هرج و مرج ناشی از این برخورد – ممکن است چرخش منظم ماده موجود در NGC 1156 را تغییر داده و باعث بروز چنین رفتار نامعمولی شده باشد. این کهکشان شبیه به یک درخت گیلاس است که در بهار شکوفه داده باشد. این شکوفه‌های درخشان، در حقیقت، پرورشگاه‌های ستاره‌ای هستند یعنی  مناطقی که ستاره‌های جدید در آنها متولد می شوند. نور و انرژی منتشر شده از ستاره‌های تازه متولد شده موجود در این مناطق به بیرون جریان یافته و با  توده‌های گاز هیدروژن برخورد می‌کند و لذا باعث ایجاد رنگ صورتی منحصربفرد می شود.

ترجمه: سهیلا دوست پژوه/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

ساختار “شبکه مغز” ثابت نیست

بیگ بنگ: بر اساس مطالعه‌ای که توسط محققان دانشگاه ایالتی جورجیا انجام شده، شکل و پیوستگی مغز (نواحی متمایز مغز که با همدیگر برای انجام وظایف شناختی پیچیده کار می‌کنند) میتواند با گذشت زمان دستخوش تغییرات بنیادی و متناوب قرار بگیرد. این یعنی برهمکنش و ارتباط میان سلول‌های عصبی زمینه را برای پیدایش شبکه‌های مغزی فراهم می‌کند.

daeec
محققان این نمایش گرافیکی از پیوستگی فضایی را برای صفحه اول مجله طراحی کرده‌اند.

به گزارش بیگ بنگ، محققان از مدت‌ها پیش تصور میکردند که این شبکه‌ها به لحاظ فضایی ثابت و ساکن هستند و مجموعه ثابتی از مناطق مغز به هر شبکه کمک می کند. اما در مطالعه جدیدی که در «Human Brain Mapping» منتشر شده، محققان به شواهدی دست یافتند که نشان می دهد شبکه‌های مغزی به لحاظ فضایی و کارکرد سیال هستند. محققان داده‌های عکسبرداری مغزی «ام آر آی» را گرداوری کردند تا تصاویری از فعالیت شبکه با گذشت چند دقیقه تهیه نمایند. آنان شاهد تغییرات سریعی در کارکرد، اندازه و موقعیت شبکه‌ها بودند.

«امین ایرجی» دانشمند در مرکز تحقیقات و علوم داده و عکسبرداری عصبی «TReNDS» و نویسندۀ ارشد مقاله گفت: «اگر فرض را بر این بگذاریم که هر کدام از نواحی مغز با گذشت زمان به شیوه‌ای یکسان با سایر بخش‌های مغز به برهمکنش می پردازد، خیلی ساده انگارانه اندیشیده‌ایم.» از دیگر افراد دخیل در این مطالعه میتوان به وینس کولیون پروفسور برجسته روانشناسی و مدیر مرکز TReNDS و جسیکا ترنر استادیار روانشناسی اشاره کرد. محققان به این نتیجه رسیدند که ویژگی‌های فضایی شبکه مغز با گذشت زمان تغییر پیدا می کند و در همین پروسه، ارتباط مغز با سایر شبکه‌های مغز تداوم می پذیرد.

آقای ایرجی اظهار داشت: «میتوانید فرض کنید مغز مثل سازمانی است که کارمندان در آن با یکدیگر به همکاری می‌پردازند تا کل سیستم بطور موثر کار کند. ما برای مدتی طولانی این پیش فرض را در ذهن داشتیم که شبکه‌های مغز مثل دپارتمان یا اداره هستند و افراد یکسانی هر روزه کارهای یکسانی را به انجام می رسانند. اما این طور پیداست که افراد به شبکه‌ها وارد شده و از آن خارج می شوند و کارهای مختلفی را هم انجام می دهند.»

brain networksایرجی در ادامه گفت: «صرف‌نظر از این تغییرات کارکردی و فضایی میتواند به درک ناقص و نادرست از مغز منجر شود. بگذارید فرض کنیم پیوستگی عملکردی میان دو ناحیه را در زمان‌های مختلف مورد اندازه‌گیری قرار می دهیم و شاهد مقداری تغییر می‌شویم. در دیدگاهی میتوان گفت که قدرت پیوستگی مرتبط با یک وظیفه خاص با گذشت زمان تغییر پیدا می کند. اما چه می شود اگر همان ناحیه مسئول انجام وظایف مختلف در زمان‌های مختلف باشد؟ شاید در این افراد افراد مختلفی در روزهای مختلف وجود دارند و به همین خاطر است که شاهد تفاوت‌هایی در ارتباط می شویم.»

یافته‌های محققان بر پایه مفهوم «chronnectome» قرار دارد؛ مدلی از مغز که در آن الگوهای پیوستگی کارکردی با گذشت زمان تغییر می کنند. کولیون این مدل را در سال ۲۰۱۴ معرفی کرد. دانشمندان همچنین این مسئله را بررسی کردند که آیا شبکه‌های مغزی در میان افراد مبتلا به اسکیزوفرنی و افراد شاهد سالم فرق دارند یا خیر. همچنانکه آنان تفاوت‌هایی را میان دو گروه پیدا کردند، به این مسئله هم اشاره کردند که این تفاوت‌ها بصورت مداوم و سازگار روی نمی دهند. لذا باید به این تغییرات گذرا توجه نمود.

ایرجی در پایان بیان کرد: «اکثر مطالعات قبلی به بررسی فعالیت میانگین شبکه با گذشت زمان پرداخته‌اند. اما وقتی به این میانگین نگاه می کنید، همۀ آن نوسان‌های کوچک را کنار می گذارید که میتواند تفاوتی میان افراد سالم و افراد مبتلا به اختلال‌های مغزی ایجاد کند.»

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: medicalxpress.com

شاید قدمت ماده تاریک بیشتر از بیگ بنگ باشد!

بیگ بنگ: بر اساس یک مدل ریاضی جدید، این احتمال می‎رود که ماده تاریک قبل از بیگ بنگ و در طی تورم کیهانی به وجود آمده باشد، یعنی زمانیکه فضا با سرعت در حال انبساط بود. به باور محققان، ماده تاریک تقریبا ۸۰% جرم جهان را تشکیل میدهد، اما ترکیب و منشاء آن همچنان در فیزیک مدرن نامشخص باقیمانده است.

image Electric Dark Matterبه گزارش بیگ بنگ، مطالعه انجام شده در دانشگاه جانز هاپکینز نشان میدهد که احتمالا “ماده تاریک” قبل از بیگ بنگ هم وجود داشته است. در این مطالعه، ایدۀ جدیدی درباره چگونگی ایجاد ماده تاریک و چگونگی شناسایی آن در طول مشاهدات نجومی ارائه شده است.

«تامی تنکانن» دانشجوی فوق دکتری در گروه اختر فیزیک دانشگاه جانز هاپکینز و نویسنده مقاله اظهار داشت: «مطالعه ما از وجود رابطه‌ای میان فیزیک ذرات و اخترشناسی حکایت دارد. اگر ماده تاریک از ذرات جدیدی تشکیل یافته که قبل از بیگ بنگ به وجود آمدند، این میتواند شیوۀ توزیع کهکشان‌ها در آسمان را بصورت منحصربفردی تحت تاثیر قرار دهد. از این رابطه میتوان برای افشای هویت آنها و نتیجه‌گیری درباره زمان‌های قبل از بیگ بنگ هم استفاده کرد.»

اگرچه اطلاعات چندان زیادی درباره منشاء ماده تاریک در دست نیست، اما اخترشناسان نشان داده‌اند که ماده تاریک نقشی کلیدی در ایجاد کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی دارد. اگرچه ماده تاریک به صورت مستقیم قابل مشاهده نیست، اما دانشمندان میدانند که ماده تاریک بخاطر تاثیر گرانشی بر روی چگونگی حرکت ماده مرئی و توزیع آن در فضا، باید وجود داشته باشد. برای مدتی طولانی محققان بر این باور بودند که ماده تاریک باید یکی از فراورده‌های جانبی بیگ بنگ باشد. دانشمندان از خیلی وقت پیش به دنبال چنین ماده‌ای بوده‌اند، اما تاکنون تمامی کاوش‌های آزمایشی بی‌ثمر باقی مانده است.

Big Bang Dark Matter xتنکانن در ادامه گفت: «اگر ماده تاریک فقط بقایای بیگ بنگ بود، در این صورت محققان می بایست در موارد متعددی نشانه‌هایی مستقیم از وجود ماده تاریک در آزمایش‌های فیزیک ذرات کشف می‌کردند. اما این چنین نشده است. ما با استفاده از یک چارچوب ریاضی ساده نشان دادیم که  ماده تاریک احتمالا قبل از بیگ بنگ و در دوره‌ای تحت عنوان تورم کیهانی به وجود آمده است؛ در دوره‌ای که فضا با سرعت چشمگیری در حال انبساط بود. انتظار می‌رود این انبساط سریع موجب پیدایش انواع خاصی از ذرات به نام اسکالرها را فراهم آورده باشد. تاکنون یک ذره اسکالر کشف شده و بوزون هیگزِ نام دارد.»

آقای تنکانن افزود: «ما نمی دانیم ماده تاریک چیست، اما اگر ارتباطی با ذرات اسکالر داشته باشد، شاید قدمتی بیشتر از بیگ بنگ داشته باشد. با سناریوی ریاضی جدیدی که ما پیشنهاد کردیم، نیازی نیست در ورای گرانش، انواع جدیدی از برهمکنش‌ها را میان ماده تاریک و ماده مرئی تصور کنیم.»

اگرچه این ایدۀ تازه‌ای نیست که میگوییم ماده تاریک قبل از بیگ بنگ وجود داشته، اما سایر نظریه‌پردازان موفق نشده‌اند در محاسبات خود از این ایده پشتیبانی کنند. مطالعه جدید گویای آن است که محققان همواره ساده ترین سناریوهای ریاضی را برای منشاء ماده تاریک دستکم گرفته‌اند.

مطالعه جدید، روشی برای آزمایش منشاء ماده تاریک ارائه می کند. در همین راستا، آثاری که ماده تاریک بر توزیع ماده در جهان میگذارد، میتواند به بررسی منشاء آن کمک کند. شاید ما با مشاهدات نجومی موفق به افشای وجود ماده تاریک بشویم. به محض اینکه ماهواره اقلیدس در سال ۲۰۲۰ میلادی پرتاب شد، یقینا اطلاعات بیشتری دربارۀ منشاء ماده تاریک بدست خواهیم آورد. امیدواریم این ماهواره خبرهای هیجان‌انگیزی را برایمان به ارمغان بیاورد. جزئیات بیشتر این مقاله در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

هابل عکس بسیار واضحی از سیاره مشتری گرفت

بیگ بنگ: تلسکوپ فضایی هابل در روز ۲۷ ژوئن ۲۰۱۹ زمانیکه مشتری در فاصله ۶۴۴ میلیون کیلومتری زمین قرار داشت، توانست عکس بسیار واضحی از این غول گازی ثبت کند. یکی از نکات کاملا بارز این عکس، لکه سرخ بزرگ است. همچنین، بخش‌های رنگی قابل ملاحظه‌ای در ابرهای موجود در اتمسفر متلاطم مشتری به چشم میخورد.

image e Jupiterاین عکس از سیارۀ مشتری که روز ۲۷ ژوئن ۲۰۱۹ گرفته شد، لکه سرخ بزرگ مشتری و بخش‌های رنگی قابل ملاحظه‌ای در ابرهای موجود در اتمسفر متلاطم این سیاره را نشان میدهد. رنگ ها و تغییرات آنها سرنخ‌های مهمی را درباره فرایندهای موجود در اتمسفر مشتری بدست میدهد. نوارهایی که در عکس مشاهده می کنید، به واسطه اختلاف در ضخامت و ارتفاع ابرهای یخ آمونیاک ایجاد شده‌اند. نوارهای رنگی که در جهات مخالف در ارتفاع‌های مختلف جاری هستند، از فشار اتمسفری نشات می گیرند.

به گزارش بیگ بنگ، لکه سرخ بزرگ به طوفانِ در حال گردشی گفته می‌شود که در جنوب استوای مشتری قرار دارد. این طوفان شبیه کیک جشن عروسی است که لایه فوقانی آن بیش از ۵ کیلومتر امتداد دارد. رنگ سرخ آن حاصلِ وجود مواد شیمیایی است که نور فرابنفش خورشید آن را تجزیه کرده است. لکه سرخ بزرگ عرضی معادل ۱۶۰۰۰ کیلومتر دارد، ۱٫۳ برابرِ زمین گستردگی دارد. این طوفان از سال ۱۸۳۰ مورد رصد قرار گرفته و احتمالا قدمتی بیش از سه قرن دارد. در عصر مدرن، گویا اندازۀ این طوفان در حال کوچک شدن است. دلیل این تغییر هنوز در هاله‌ای از ابهام قرار دارد.

اخترشناسان هابل اظهار داشتند: «از جمله ویژگی‌های بارزی که در این عکس وجود دارد، میتوان به رنگ‌های غنی ابرهایی اشاره کرد که به سمت لکه سرخ بزرگ حرکت می‌کنند؛ دو نوار ابری هم در بالا و پایین لکه سرخ بزرگ وجود دارند که در جهات مختلف به حرکت می‌پردازند. نوار قرمز در بالا و سمت راست لکه سرخ بزرگ حاوی ابرهایی است که به سمت غرب و شمال تندباد عظیم در حال حرکت‌اند.»

محققان در ادامه افزودند: «در بخش مخالف سیاره، نواری از رنگ قرمز در شمال شرق لکه سرخ بزرگ و نوار سفید روشن در جنوب شرق آن در حال کم اثر شدن هستند. رنگدانه‌هایِ در حال چرخشی که پیرامون لبه بیرونی طوفان سرخ دیده می شوند، ابرهای مرتفعی هستند که به درون و کناره‌ها کشیده می شوند. قسمت کِرم شکلی که در زیر طوفان عظیم قرار دارد، گردبادی است که در جهت مخالف می‌چرخد. یکی دیگر از جزئیات جالب توجه، رنگ نوار عریض در بخش استوا است. رنگ نارنجی روشن شاید نشانه‌ای باشد مبنی بر اینکه ابرهای عمیق‌تر در حال کم اثر شدن هستند.»

مشاهداتی که از سیاره مشتری به انجام رسیده، بخشی از برنامه OPAL است که در سال ۲۰۱۴ آغاز شد. این برنامه به هابل فرصت میدهد که هر ساله زمانی را برای مشاهده سیاره‌های بیرونی اختصاص داده و این امکان را به دانشمندان بدهد تا به مجموعه‌ای از نقشه‌ها دست پیدا کنند؛ این نقشه‌ها می‌توانند به آنها کمک کنند تا نه تنها اتمسفر سیاره‌های غول‌پیکر در منظومه‌شمسی را به شیوه بهتری بررسی و درک نمایند، بلکه اتمسفر سیاره خودمان و اتمسفرهای سیارات موجود در سایر منظومه‌های سیاره‌ای را بررسی کنند.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

بررسی میدان‌ مغناطیسی سیارات

بیگ بنگ: بعضی از سیارات منظومه‌شمسی دارای میدان مغناطیسی هستند، آنها به گونه‌ای رفتار می‌کنند که گویی یک مغناطیس غول‌آسا در مرکز سیاره وجود دارد (اگرچه واقعأ یک مغناطیس غول‌آسا در آنجا وجود ندارد). میدان مغناطیسی متفاوت با محور چرخشی هم‌تراز می‌شود. مثلأ، میدان مغناطیسی زمین حدود ۱۸ درجه با توجه به محور چرخشی آن شیب دارد.

figure planets spin instruction is driven by captivating forceبه گزارش بیگ بنگ، میدان مغناطیسی ِ سیاره یک سپر را تشکیل می‌دهد که از سطح سیاره در برابر ذرات باردار ِ پرانرژی ناشی از خورشید و اجرام کیهانی محافظت می‌کند. خورشید به طور ثابت ذرات باردار به نام باد خورشیدی را به سمت منظومه شمسی پرتاب می‌کند. وقتی ذرات باد خورشیدی وارد یک میدان مغناطیسی می‌شوند، منحرف شده و به دور خطوط میدان مغناطیسی می چرخند. «خطوط میدان مغناطیسی» خطوطی هستند که برای توصیف مسیر حرکت ذرات مغناطیسی یا باردار در واکنش به یک میدان مغناطیسی به کار می‌روند. به همین ترتیب، «خطوط میدان گرانشی» به مرکز یک شی که گرانش تولید می‌کند، اشاره دارد.

radiationbeltsمی‌توانید مسیر خطوط میدان یک مغناطیس خانگی معمولی را با پاشیدن براده‌های آهن کوچک به دور یک مغناطیس ببینید – آنها در خطوط میدان مغناطیسی خاص به صف می‌شوند. بیشتر بادهای خورشیدی به دور سیاره منحرف می‌شوند، اما چند ذره به درون میدان مغناطیسی نفوذ کرده و در میدان مغناطیسی سیاره درون کمربندهای تابش یا کمربندهای ذرات ِ باردار گیر می‌افتند.

aurorae inlet sky norway wallpaperیک اثر خارق‌العاده که در زمان تعامل باد خورشیدی با میدان مغناطیسی یک سیاره دیده می‌شود «شفق قطبی» است. شفق‌های قطبی نمایش‌هایی از نورهای سوسوزننده‌ای هستند که توسط مولکول‌های موجود در جو بالایی تشکیل می شوند. نوسانات در باد خورشیدی می‌توانند کمربندها را ترک کنند و به طرف جو پایینی چرخش کنند تا با مولکول‌ها و اتم‌ها در ترموسفر یک سیاره برخورد کنند. این برخوردها مولکول‌های جو را برانگیخته می‌کند (الکترون‌های آنها را به سطوح انرژی بالاتری می‌فرستد). سپس الکترون‌ها با حرکت نزولی به سمت هسته‌های اتمی، انرژی اضافی را آزاد می‌کنند. درخشش شفق قطبی همان طیف‌های خط انتشار ناشی از الکترون‌ها در گاز ِ رقیق است که به سطوح انرژی اتمی پایین‌تر برگشت داده می‌شود.

Space Aurora
تصویری از شفق قطبی رنگین که از ایستگاه فضایی ثبت شده است.

شفق قطبی در جو زمین در ده‌ها کیلومتر در بالای سطح (ترموسفر) رخ می‌دهد و هیچ خطری برای زندگی انسان‌ها در پایین ایجاد نمی‌کند. شفق‌های قطبی نمایش‌ نوری های زیبایی هستند که شبیه پرده‌هایی سوسوزننده یا خوشه‌هایی با نورهای رنگی متفاوت میباشند. رنگ‌های ارغوانی توسط مولکول‌های نیتروژن در بخش پایینی شفق قطبی (تا ۱۰۰ کیلومتر در بالای سطح) تولید می‌شوند، یعنی بین ۱۰۰ تا ۲۰۰ کیلومتر در بالای سطح، اتم‌های اکسیژنِ برانگیخته رنگ‌های سبز و اتم‌های نیتروژنِ یونیزه رنگ‌های آبی را تولید می‌کنند و در سطح بالای ۲۰۰ کیلومتر، اتم‌های اکسیژن رنگ‌های قرمز پررنگ را تولید می‌کنند.

در نیمکره‌ی شمالی، به شفق‌های قطبی «نورهای شمالی» نیز می گویند و در نیمکره‌ی جنوبی، به آنها «نورهای جنوبی» می گویند. گاهی‌اوقات به نظر می‌رسد شفق قطبی با انفجاری از فعالیت رنگ‌های قرمز، سفید و بنفش نمایان می‌شود. این اتفاق زمانی می‌افتد که خطوط میدان مغناطیسی فشرده یا خمیده شده در یک سوم مسیر ماه به یکدیگر فشرده شده و دوباره متصل می‌شوند. این کار باعث می‌شود یک انفجار غول‌پیکر به سمت زمین به جو فوقانی برخورد کند و فوران شفق قطبی را ایجاد کند. صفحه‌ی مرکز پرواز فضایی گودارد «چرا شفق قطبی فوران می‌کند» یک انیمیشن زیبا از این پدیده نشان می‎‌دهد.

نظریۀ دینام مغناطیسی

سیارات در هسته‌شان فاقد آهنرباهای میله‌ای هستند، بنابراین چه چیزی میدان مغناطیسی را تولید می‌کند؟ یک میدان مغناطیسی با چرخش بارهای الکتریکی تولید می‌کند. این نظریه تحت عنوان نظریه‌ی دینام مغناطیسی بیان می‌کند که میدان مغناطیسی با حرکات چرخشی یک مادۀ رسانای مایع در درون سیارات تولید می‌کند. موادی که می‌توانند رسانایی داشته باشند دارای بار الکتریکی هستند که به آزادی حرکت می‌کنند. چنین موادی «فلزی» نامیده می‌شوند و ضرورتأ جامداتی درخشان مثل مس، آلومینیوم یا آهن نیستند.

magfieldمشتری و زحل دارای مقدار زیادی هیدروژن هستند که به حدی فشرده شده‌اند که یک مایع را تشکیل می‎‌دهند. مقداری از این هیدروژن مایع در حالتی قرار دارد که برخی از الکترون‌ها از اتم‌ها جدا شده و به آزادی حرکت می‌کنند. یک بارِ متحرک در واقع یک میدان مغناطیسی تولید می‌کند. این ماده‌ی رسانای مایع در درون سیاره در صورتی گردش می‌کند که سیاره به اندازۀ کافی سریع بچرخد. هرچه سیاره سریع‌تر حرکت کند، ماده‌ی بیشتری مخلوط می‌شود و بنابراین میدان مغناطیسی ِ حاصل قوی‌تر خواهد بود.

اگر درون مایع سیاره جامد شود یا اگر چرخش کُند شود، میدان مغناطیسی تضعیف می‌شود. بنابراین، به طور خلاصه، چیزهایی که یک سیاره برای تولید یک میدان مغناطیسی قوی نیاز دارد عبارتند از: ۱- یک مرکز (فلزی) رسانای مایع و ۲- چرخش سریع برای حرکت ماده‌ی رسانا.

برای سیارات سنگی، تکتونیک صفحه‌ای نیز نقش دارد. تکتونیک صفحه‌ای گوشتۀ سیاره را خنک می‌کند و یک اختلاف دمای زیاد بین مرکز و گوشته ایجاد می‌کند تا همرفت لازم برای یک میدان مغناطیسی را در مرکز فلزی تولید کند. اکنون ملاحظه می‌کنید که این نظریه چگونه حضور یا عدم حضور یک میدان مغناطیسی در برخی از سیارات را توضیح می‌دهد:

۱-سیاره ناهید فاقد میدان مغناطیسی است (یا میدان مغناطیسی آن به حدی ضعیف است که تاکنون کشف نشده است). این سیاره احتمالأ به دو دلیل یک مرز رسانای مایع دارد:

(الف) از آنجاییکه ناهید تقریبأ به اندازۀ زمین است، درون آن هنوز باید خیلی گرم باشد. سیارات بزرگتر حرارت خود را در اثر تشکیل و تجزیه‎ی رادیواکتیو آهسته‌تر از سیارات کوچک از دست می‌دهند. سیاره‌ای که حجمش از یک سیارۀ دیگر بیشتر است اما ترکیب‌بندی یکسانی دارد با منبع بزرگتری از انرژی آغاز می‌شود. بعلاوه، حرارت در مرکز یک سیارۀ بزرگ مسافت بیشتری را طی می‌کند تا به سطح سیاره و فضای خارجی  ِ سرد آن برسد.

cooling timeسرعت اتلاف حرارت با افزایش مساحت سطح بالا می رود. یک سیاره با مساحت سطح بالاتر از یک سیارۀ دیگر با دمای درونی یکسان سرعت اتلاف حرارت بیشتری خواهد داشت. مدت زمانی که طول می‌کشد تا یک سیاره خنک شود به مجموع مقدار حرارت ذخیره شده/سرعت اتلاف حرارت (یا حجم آن)/(مساحت سطح آن) بستگی دارد. حجم با قطر۳ بیشتر می‌شود در این صورت مساحت سطح فقط با قطر۲ بیشتر می‌شود، بنابراین زمان خنک شدن سیاره بصورت قطر۳/قطر۲=قطر افزایش پیدا می‌کند. اگرچه سرعت اتلاف حرارت بیشتر است، یک سیاره‌ی بزرگتر دارای مقدار انرژی ذخیره شده‌ی خیلی بیشتری است و در نتیجه خنک شدن آن بیشتر از یک سیاره‌ی کوچکتر طول می‌کشد. ناهید باید یک هستۀ آهن/نیکل داشته باشد که هنوز شبیه هسته‌ی زمین مایع است.

(ب) عکسبرداری رادار با قدرت تفکیک بالا از سطح ونوس توسط سفینه فضایی ماژلان چند محل را نشان می‌دهد که در آنجا آتشفشان‌ها اخیرأ فوران کرده‌اند و جریانات گدازه‌ی بزرگی را تولید کرده‌اند. عکسبرداری فروسرخ اخیر از سطح ونوس توسط فضاپیمای اکسپرس ونوس موادی را نشان می‌دهد که به تازگی از برخی از آتشفشان‌ها بیرون زده شده‌اند، بنابراین ونوس هنوز فعال است.

venus ion holesعلت اینکه ناهید فاقد یک میدان مغناطیسی است، این است که به آهستگی گردش می‌کند (تقریبأ هر ۲۴۳ روز زمینی یکبار!) و فاقد همرفت در هستۀ مایع است (احتمالأ به دلیل کمبود تکتونیک صفحه‌ای برای نیم میلیارد سال گذشته).

۲-مریخ دارای یک میدان مغناطیسی به شدت ضعیف است. مریخ تقریبأ برابر با نصف قطر زمین است و حدود یک دهم جرم زمین را دارا است، بنابراین حرارت درونی‌اش باید مدت‌ها پیش در فضا ناپدید می‌شد. بنابراین، اگرچه مریخ با سرعت گردش می‌کند (یکبار در هر ۲۴٫۶ ساعت)، هسته‌ی فلزی‌اش غالبأ جامد است – بارها قادر به چرخش نیستند.

mars solar windیک نقشه‌ی میدان گرانشی اخیر نشان می‌دهد که مریخ دارای یک هستۀ خارج مایع از سنگ‌های گداخته است. پوستۀ مریخ احتمالأ برا رخداد تکتونیک صفحه‌ای خیلی ضخیم است، حتی اگر هسته خنک نشود.

۳-زمین دارای یک میدان مغناطیسی قوی است، زیرا به سرعت می‌چرخد (یکبار در هر ۲۳٫۹۳ ساعت)، دارای یک هستۀ رسانای مایع متشکل از آهن-نیکل مایع است و همچنین دارای تکتونیک صفحه‌ای است.

۴-مشتری دارای یک میدان مغناطیسی غول‌پیکر است. مشتری دارای مقدار زیادی هیدروژن است که به شدت فشرده شده‌اند تا یک مایع عجیب به نام هیدروژن فلزی مایع را تشکیل دهند. این ماده بر روی زمین تشکیل نمی‌شود زیرا فشارهای فوق‌ شدیدی که برای کندن برخی از الکترون‌ها از الکترون مایع نیازند قابل تولید نیستند. مشتری نیز با سرعت خیلی زیادی می‌چرخد – یک چرخش در زیر ۱۰ ساعت!

jupiter auroraeمیدان مغناطیسی مشتری به قدری بزرگ است که از روی زمین دارای اندازۀ زاویه‌ای چهار برابر اندازۀ ماه است. یکی از اولین منابع رادیوییِ کشف شده در فضا «مشتری» بوده است. ذرات باردار در کمربندهای تابش مشتری که توسط باد خورشیدی انرژی پیدا می‌کنند به دور خطوط میدان مغناطیسی می‌چرخند تا تابش الکترومغناطیسی را در رشته‌های فرکانس مختلف تولید کنند. برای مشتری، مقدار زیادی از این انرژی به شکل رادیو می‌باشد. به علاوه، یک لوله شار از جریان الکتریکی به اندازۀ میلیون‌ها آمپر بین مشتری و قمر ژئولوژیکی فعال آن یعنی آیو وجود دارد.

hs a imitation newهمانطور که در بخش قمرهای مشتری توصیف شد، آیو دارای آتشفشان‌هایی است که همیشه در حال فوران هستند. ذرات در کمربندهای تابش مشتری با ذرات غباری آتشفشانی برخورد کرده و آنها را باردار می‌کنند و به کمربندهای تابش می‌افزایند. ذرات بارداری که به طرف جلو و عقب جریان دارند شفق‌های قطبی بزرگتر از کل سیارۀ زمین ایجاد می‌کنند. فضاپیمایی که به مشتری فرستاده شده باید در برابر تابش محافظت شود تا از دستگاه‌های الکترونیکی‌اش در برابر ذرات باردار در کمربندهای تابش مشتری محافظت کند.

۵-عطارد کمی هیجان‌انگیز است زیرا میدان مغناطیسی ضعیفی دارد. عطارد کوچکترین سیاره‌ی زمینی است، بنابراین درون آن باید مدت‌ها پیش خنک شده باشد. همچنین، عطارد به آهستگی می‌چرخد – یکبار در هر ۵۸٫۵ روز. تراکم بالای عطارد به ما می‌گوید که این سیاره دارای یک هسته‌ آهن-نیکل بزرگ است. میدان مغناطیسی آن حاکی از آن است که درون عطارد تا حدی ذوب شده است. در میانه‌ی سال ۲۰۰۷، اخترشناسان شواهد جداگانه‌ای را به نفع هستۀ گداخته‌ی عطارد اعلام کردند. آنها با استفاده از مشاهدات بسیار دقیق چرخش عطارد کشف کردند که هسته‌ی عطارد نباید جامد باشد.

موقعیت عطارد یک چالش بزرگ برای نظریه‌ دینام مغناطیسی بود. در یک وضعیت علمی حقیقی، این نظریه یک پیش‌بینی قابل آزمایش انجام داد: عطارد نباید دارای میدان مغناطیسی باشد یا میدان مغناطیسی آن باید کوچکتر از میدان مغناطیسی عطارد باشد زیرا هسته‌اش باید جامد باشد. مشاهده که قضاوت آخر یک حقیقت علمی است با پیش‌بینیِ انجام شده مغایرت داشت. آیا باید نظریۀ دینام مغناطیسی را کنار بگذاریم؟ اخترشناسان تمایلی به ردِ کامل این نظریه نداشتند زیرا با موفقیت توانسته بود موقعیت را در سیارات دیگر توضیح دهد و هیچ نظریه‌ی محتمل دیگری نیز وجود نداشت.

main Telecon picture byبنابراین بیشتر اخترشناسان یک مسیر محافظه‌کارانه‌تر را پیش گرفتند: اصلاح نظریۀ دینام یا بررسی دقیق‌تر عطارد برای اینکه کشف کنند چه چیز غیرعادی در درون عطارد وجود دارد که علی‌رغم پیش‌بینی‌های صورت گرفته یک میدان مغناطیسی تولید می‌کند. آیا عدم تمایل آنها یک نوع نقض عینیتِ لازم در علم است؟ شاید، اما تجربه‌ی گذشته به ما یاد داده که وقتی با چنین تناقضی مواجه می‌شویم، طبیعت به ما می‌گوید که یک چیز را فراموش کرده‌ایم یا یک فرآیند حیاتی را نادیده گرفته‌ایم.

مأموریت مسنجر وجود یک هسته‌ی مایع در عطارد را با ردیابی دقیق حرکت این فضاپیما در میدان گرانشی عطارد تأیید کرد. داده‌های بدست آمده از چرخش عطارد و اندازه‌گیری‌های میدان گرانشی آن بخشی از این مشکل را حل کردند (بخشی از هسته ذوب شده است)، اما هسته چگونه صرف نظر از اندازه‌ی کوچک عطارد در حالت گداخته و همرفتی باقی مانده است؟ مسنجر همچنین کشف کرد که میدان مغناطیسی به اندازه‌ی تقریبأ ۲۰% شعاع عطارد به سمت قطب شمال انحراف پیدا کرده است. این انحراف نشان می‌دهد که دینام عطارد در نزدیکی مرکز گوشته-هسته ساخته شده است.

یک مثال دیگر از این مسیر محافظه‌کار کشف سیارۀ نپتون است. وقتی سیاره‌ دوقلوی آن یعنی اورانوس کشف شد، ستاره‌شناسان به نظریه‌ی گرانش نیوتن خیلی اعتماد داشتند زیرا به مدت بیش از صد سال توانسته بود حرکات اشیاء زیادی را با موفقیت توضیح دهد. بنابراین، آنها نظریه‌ی پرانش نیوتن را برای مدار اورانوس بکار بردند. هرچند، پس از چندین دهه مشاهده‌ی اورانوس، مدار پیش‌بینی شده با مدار مشاهده شده تفاوت چشمگیریی داشت. اخترشناسان بجای اینکه نظریۀ گرانش نیوتن را رد کنند، از این تناقض برای پیش‌بینی حضور یک سیارۀ دیگر دورتر از اورانوس استفاده کردند. ظرف چند سال، نپتون در موقعیت پیش‌بینی شده کشف شد! آیا ممکن است همین اتفاق برای نظریه‌ دینام مغناطیسی و میدان مغناطیسی عطارد بیفتد؟ شاید. یک چیز قطعی است، دانشمندان معما را خیلی دوست دارند و به سختی کار می‌کنند تا آن را حل کنند.

۶- اگرچه میدان مغناطیسی زحل به بزرگی میدان مغناطیسی مشتری نیست، اما قدرت آن ۵۷۸ برابر میدان مغناطیسی زمین است. زحل، حلقه های آن و بسیاری از ماهواره هایش کاملاً در درون کره مغناطیسی بزرگ این سیاره قرار دارند. منظور از کره مغناطیسی، ناحیه ای در فضاست که رفتار ذرات باردار الکتریکی در آن، بیشتر از میدان مغناطیسی زحل اثر می پذیرد تا بادهای خورشیدی. تصاویر تلسکوپ فضایی هابل نشان می دهند شفق‌های قطبی زحل، مشابه شفق‌های قطبی زمین است.

برای اولین‌بار فضاپیمای ویجر در دهۀ ۱۹۸۰ از کنار این سیاره عبور کرد و مطابق روش بالا طول یک دور چرخش میدان مغناطیسی زحل را محاسبه کرد. فضاپیمای کاسینی به تازگی همین فاکتور را محاسبه کرده است. محاسبات دانشمندان نشان میدهد که مدت زمان چرخش میدان مغناطیسی زحل ۶ دقیقه زیاد شده است. دانشمندان احتمال میدهند وجود انسلادوس قمر یخی زحل باعث می شود تا روش بالا برای زحل کارآمد نباشد. تازه‌ترین بررسی‌ها نشان می دهد تکه‌های یخی که توسط آبفشان‌های انسلادوس تولید می شود از این سیاره فرار کرده و شکل حلقوی وارد مدار زحل می شود. این تکه‌های یخ از لحاظ الکتریکی باردار می شوند و میدان مغناطیسی زحل را تحت تاثیر قرار میدهند.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: astronomynotes.com

“امواج گرانشی” چگونه شناسایی می‌شوند؟

بیگ بنگ: اگر به مباحث فیزیک، نجوم و کیهان‌شناسی علاقه‌مند باشید حتماً اخبار کشف امواج گرانشی را در گوشه‌ کنار اینترنت خوانده‌اید. در این مطلب سعی می‌کنیم که شگفتی این پدیده و چگونگی شناسایی و دریافت آن را کمی برایتان کمی روشن‌تر کنیم.

default gravitational waves have been rescued for a initial timeبه گزارش بیگ بنگ، اول اینکه بافت فضا انعطاف‌پذیر است. فضای سه‌بعدی که شما در آن قرار گرفته‌اید تنها یک “جای” خالی نیست بلکه فضا دارای تار و پودی انعطاف‌پذیر است و می‌تواند مانند خمیر نان شکل عوض کند. چیزی که باعث کشیده شدن یا تغیر شکل بافت فضا می‌شود جرم است. جرمِ ماده تنها چیزی است که بافت فضا را دچار تغیرشکل می‌کند. گرانش یا همان گرانش کیهانی چیزی جز انعطاف فضا در اثر وجود جرم نیست.

در شکل الف جرم A(فرضاً خورشید) در بافت فضا خمیدگی گودال مانندی ایجاد کرده است. در اثر این خمیدگی جرم B(فرضاً زمین) نیز که خود دارای خمیدگی کوچک‌تری است، در مدار گودال شکل A شروع به دوران می‌کند. گردش سیارات به دور خورشید و اجرام آسمانی به دور یکدیگر هم به همین دلیل است. پس تا اینجا فهمیدیم فضا قابلیت انعطاف دارد و جرم، این انعطاف را ایجاد می‌کند که حاصل آن گرانش یا نیروی گرانش هست. جالب است که بدانید تمام این مفاهیم را آلبرت اینشتین در سال‌های ۱۹۱۵ و ۱۹۱۶ پیش‌بینی کرده بود و مدل کنونی گرانش، فضا-زمان و بسیاری از مفاهیم کیهان‌شناسی مدرن بر پایۀ نظریات اینشتین هست.

ec quantum equilibrium categorical free
شکل الف

موج گرانشی چیست؟

تا اینجا دانستیم که فضا مانند سطح آب یا ژله انعطاف‌پذیر است و جرم بر آن اثر می‌گذارد. خب اگر شما توپی را بر روی آب بیندازید چه خواهید دید؟ براثر برخورد توپ با آب امواج متعددی بر روی آب ایجاد می‌شد به همه طرف می‌روند. فضا نیز همین‌گونه است. اگر هرگونه اتفاق بزرگ و قدرتمندی مانند انفجار یک ستاره در کیهان رخ بدهد، این رویداد امواج گرانشی متعددی را در سطح فضا به همه طرف ایجاد می‌کند. در  ۲۲ بهمن ۱۳۹۴ موسسه‌ی LIGO  توانست ۱۰۰ سال پس از نظریات اینشتین، اولین موج گرانشی تاریخ را ثبت و شناسایی کند.

ماجرا از این‌ قرار بود که حدود ۱٫۳ میلیارد سال پیش دو سیاه‌چاله‌ی غول‌پیکر به همدیگر نزدیک شدند و پس از کمی چرخش به دور یکدیگر باهم برخورد کردند و ادغام شدند که حاصل آن‌ یک سیاه‌چاله بسیار بزرگ‌تر بود(شکل ب). این رویداد چنان عظیم و قدرتمند بود که امواج گرانشی زیادی را در سراسر کیهان ایجاد کرد. پس از ۱ میلیارد و ۳۰۰ میلیون سال امواج گرانشی این رویداد به زمین ما می‌رسد که دانشمندان موسسه‌ی لایگو آن را در سال ۱۳۹۴ شناسایی کردند. میزان انرژی آزاد شده از ادغام این دو سیاهچاله پنجاه برابر انرژی ستاره‌های کل کیهان قابل‌ مشاهده بود و در حدود بیست صدم ثانیه‌ای که امواج دریافت شدند انرژی معادل سه برابر کل جرم خورشید تولید شد.

pic
شکل ب

وقتی‌که این امواج به اجسام سر راهشان برخورد کنند باعث می‌شود که آن جسم مانند یک توپ پلاستیکی فشرده و منبسط شود ولی این تغیر بسیار ناچیز است و جسم حتی کمتر از قطر یک اتم منقبض می‌شود. خب شاید برایتان سؤال شود که ما چگونه قادریم که این تغیر بسیار ناچیز در بافت فضا را اندازه‌گیری کنیم؟ خب راستش به‌ سختی! ولی نحوه کشف این امواج جالب‌تر از چیزی است که فکر می‌کنید.

چگونه شناسایی می شوند؟

خب بگذارید کاملاً توضیح دهیم. موسسه‌ لایگو دارای یک ابزار بسیار شگفت‌انگیز و بزرگ به نام آشکارساز موج گرانشی هست. که به شکل زیر است.

picدر شکل بالا مولد لیزر یک نور لیزر بسیار قوی را ایجاد می‌کند. این نور توسط تقسیم‌کننده به دو اشعه تقسیم می‌شود که هر اشعه به سمت یک آینه حرکت می‌کند و دو اشعه پس از برخورد با آینه‌ی خود به سمت تقسیم‌کننده برگشت می‌کنند. از آنجایی‌ که فاصله‌ی دو آینه با مولد لیزر یکسان است زمان رفت‌ و برگشت هر دو اشعه کاملاً یکسان هست طول‌ موج کاملاً یکسانی دارند. این به این معنا است که وقتی دو اشعه پس از برخورد با آینه بر می‌گردند با هم برخورد می‌کنند و همدیگر را خنثی می‌کنند در نتیجه حسگر نوری قادر نیست تا هیچ‌گونه نوری را حس و ثبت کند.

اما وقتی یک موج گرانشی به زمین و این دستگاه برخورد کنند و بافت فضا را کش‌ و قوس می‌دهد برای کسری از میلیونم از ثانیه و به‌اندازه قطر یک اتم، یکی از دو اشعه‌ی لیزر را کوتاه و بلند می‌کند. با این تغیر در فاصله و اندازۀ لیزر طول‌موج آن نیز به هم می‌خورد و با طول‌موج اشعه‌ی دیگر متفاوت می‌شود. درنتیجه به علت متفاوت بودن طول‌موج، دو اشعه دیگر همدیگر را در محل تقسیم‌کننده خنثی نمی‌کنند. در اینجا حسگر نوری فعال می‌شود چون بر اثر اختلاف طول‌ موج دو اشعه، توانسته تا یکی از دو اشعه را حس کند. در اینجا ما متوجه می‌شویم که چیزی بافت فضا را دست‌کاری کرده و  آن چیز یک موج گرانشی قوی بوده است. پس امواج گرانشی که در ۱ میلیارد سال نوری دورتر ایجاد می‌شوند را این‌گونه اندازه می‌گیریم.

برخورد دو سیاهچاله آشکار شده توسط لایگو دریچه ای به فیزیک جدید

نکاتی جالب در مورد آشکارساز امواج گرانشی

برای امکان‌پذیر بودن این اندازه‌گیری فاصله‌ی دو آینه از مولد لیزر ۴ کیلومتر هست. این دستگاه قادر است که حرکت فضا را در مقیاس ۱۰ به توان -۱۸ یا یک ده‌ هزارم یک پروتون اندازه بگیرد. از آنجایی‌ که این دستگاه بسیار حساس و تأثیرپذیر است طراحی آن به شکلی است که اثرات محیطی مانند زلزله، آذرخش و دیگر رویدادهای زمینی را از معادله حذف کنند. به‌ عنوان‌ مثال دو تونل ۴ کیلومتری که هر کدام از اشعات لیزر در آن حرکت می‌کنند کاملاً از هرگونه ذرات مزاحم خالی‌ شده‌اند و دارای خلأ می‌باشند. دو آینه‌ی موجود در این دستگاه از صاف‌ترین و خالص‌ترین آینه‌های دنیا می‌باشند و هرکدام ۴۰ کیلوگرم وزن‌ دارند. علاوه بر این برای اطمینان کامل تنها یک دستگاه کفایت نمی‌کند.

تنها در آمریکا دو آشکارساز وجود دارد که یکی در لوئیزیانا و دیگری در واشنگتن واقع‌ شده است. اگر تنها یکی از حسگرها فعال شود یعنی موجی در کار نبوده و اختلال طبیعی پیش‌ آمده. ولی اگر هر دو حسگر با فاصلۀ ده‌ هزارم ثانیه هر هم فعال شوند می‌شود نتیجه گرفت که ‌موج گرانشی باعث آن شده است. برای اینکه اندازه‌گیری دقیق باشد باید لیزری تولید شود که تنها یک طول موج ثابت داشته باشد در غیر این صورت اندازه‌گیری تحریف فضا با لیزر متغیر مانند اندازه گرفتن طول با خط کشی است که مدام کوتاه و بلند می‌شود. طول موج تنظیم شدۀ لیزر لایگو ۱۰۶۴ نانومتر هست. انرژی که برای ایجاد لیزر به کار می رود معادل ۱ مگاوات هست. ۱ مگاوات انرژی مصرفی ۱۰۰۰ خانه هست که در یک اشعه لیزر مترکز شده است.

ترجمه: فرهاد نامجو/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع:

The Absurdity of Detecting Gravitational Waves

Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory

Gravitational Waves Detected 100 Years after Einstein’s Prediction