گرانش سیاهچاله شکلش را تحریف می‌کند!

بیگ بنگ: شبیه‌سازی جدید سیاهچاله نشان میدهد که گرانش ِ آن چگونه موجب تحریف اطرافش می شود. بتازگی محققان ساختار داغ و نازک ِ اطراف سیاهچاله(قرص برافزایشی) را شبیه‌سازی کردند. به گفته دانشمندان “گرانش شدید ِ سیاهچاله نور منتشر شده از نواحی مختلف ِ «قرص برافزایشی» را تحریف کرده و ظاهر بدشکل و کجی به آن میدهد.”

Black Hole Warped Worldدیسک متلاطمِ از گاز در پیرامون سیاهچاله، شکل عجیبی به خود میگیرد. گرانش شدید سیاهچاله مسیر نور را که از بخش‌های مختلف دیسک نشات میگیرد، دستخوش تغییر قرار داده و شکل خمیده‌ به آن می دهد. میدان گرانشی شدید سیاهچاله نورِ حاصل از بخش‌های مختلف دیسک را تغییر جهت داده و موجب انحراف مسیرشان می شود، اما آنچه ما می بینیم به زاویه دیدمان بستگی دارد. بزرگترین انحراف زمانی رخ می دهد که این سامانه را از گوشه ببینیم.

به گزارش بیگ بنگ، وقتی میدان‌های مغناطیسی فعال شده و خود را به میان این گاز داغ می رسانند، گرِه‌های روشن بطور پیوسته در این قرص به وجود آمده و از بین می روند. در نزدیکترین فاصله به سیاهچاله، گاز با سرعتی نزدیک به نور گردش می کند، در حالیکه قسمت‌های بیرونی با سرعت کمتری به چرخش می پردازند. این اختلاف، زمینه را برای کشیده شدن و بریده شدنِ گِره‌های روشن فراهم می کند؛ ماحصل آن، تولید خطوط روشن و تیره در قرص برافزایشی سیاهچاله است.

اگر از کنار به قرص نگاه کنیم، قرص در سمت ِ چپ روشن‌تر از سمت راست به نظر می رسد. گاز داغ و درخشان در سمت چپ ِ قرص با سرعت زیادی به سمت ما حرکت می کند، بطوریکه اثرات نظریه نسبیت اینشتین هم بر درخشش آن می افزاید. البته خلاف آن در سمت راست روی میدهد؛ جایی که گازِ در حال حرکت به سمت ما قدری کم فروغ‌تر می شود. این عدم تقارن زمانی از بین می‌رود که قرص را دقیقا از روبرو ببینیم.

در نزدیکترین فاصله به سیاهچاله، خمیدگی نور در اثر گرانش به قدری افزایش پیدا می کند که میتوان بخش ِ درونی قرص را بعنوان حلقۀ درخشانی از نور مشاهده کرد. این به اصطلاح «حلقه فوتون» از حلقه‌های متعددی تشکیل یافته که به تدریج کم نورتر و نازکتر می شود. چون سیاهچالۀ شبیه‌سازی شده در این حالت کروی است، حلقۀ فوتون از هر زاویۀ دیدی تقریبا مدور و یکسان به نظر می رسد. درون حلقه فوتون، سایه سیاهچاله وجود دارد؛ این ناحیه تقریبا دو برابر اندازۀ افق رویداد است.

Black Hole Visualization x
در این عکس، جنبه‌های مختلف تصویرسازی سیاهچاله توضیح داده شده است.

“جرمی اشنیتمن” که این تصاویر زیبا را با استفاده از نرم‌افزار حرفه‌ای در مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا تهیه کرد، گفت: «شبیه‌سازی‌ها و فیلم‌هایی از این قبیل به ما کمک می کند تا بفهمیم منظور ِ اینشتین از این حرف که گفت “گرانش تار و پود فضا- زمان را منحرف و خمیده می کند”، چیست؟ من هرگز فکر نمیکردم تصویر واقعی یک سیاهچاله را ببینم. اما روز دهم آوریل ۲۰۱۹، تیم تلسکوپ افق رویداد توانستند اولین عکس از سیاهچاله را با استفاده از مشاهدات رادیویی در قلب کهکشان M87 تهیه کنند.»

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

نخستین تصویر ثبت شده از یک سیاه چاله واقعی

تصویر واقعی سیاه چاله

در این مطلب با ما همراه باشید تا نخستین تصویر واقعی که از یک سیاه چاله ثبت گردیده است مشاهده نمایید و همچنین توضیحات و جزئیات مروبط به این تصویر را مطالعه کنید.

انتشار نخستین عکس مستقیم از افق رویداد (Event Horizon) یک سیاه چاله، واقعا گام بزرگی در علم ستاره‌شناسی محسوب می شود. البته این کار، بسیار سخت و دشوار صورت گرفته و تصویر بدست آمده، وضوح نسبتا پایینی داشته است.

به هر حال، مطمئنا تکنیک‌ها و تکنولوژی‌های موجود، اصلاح خواهند شد و در زمان های آتی ناظر تصاویر مستقیم با وضوح بالاتری از سیاه چاله‌ها خواهیم بود. حالا شبیه‌سازی جدیدی از سوی ناسا، به ما نشان می‌دهد که احتمالا انتظار دیدن چه چیزهایی را در تصاویر باکیفیت یک سیاه چاله فوق‌سنگین باید داشته باشیم.

سیاه چاله‌های فوق‌سنگین، در مرکز کهکشان‌های بزرگ قرار دارند. اما اینکه این اجرام، چگونه در این نقاط قرار می‌گیرن، هنوز یک راز است. در واقع، یکی از بزرگ‌ترین سوالات کیهان‌شناسی این است که آیا اول سیاه چاله‌های مرکز کهکشان وجود داشته‌اند یا خود کهکشان؟

چیزی که الان می‌دانیم این است که آنها واقعا بزرگ هستند؛ به صورتی که وزن آنها میلیون‌ها یا میلیاردها بار سنگین‌تر از خورشید است. و البته می‌دانیم که آنها می‌توانند تشکیل ستاره‌ها را کنترل نمایند؛ و یا زمانیکه بیدار می‌شوند و شروع به تغذیه می‌کنند، می‌توانند تبدیل به درخشان‌ترین اجرام کیهان شوند. ما همچنین در طول دهه‌های گذشته، به برخی از رفتارهای عجیب آنها پی برده‌ایم.

تصویر واقعی سیاه چاله

بد نیست بدانید که اولین تصویر شبیه‌سازی شده از یک سیاه چاله، در سال ۱۹۶۰ با استفاده از یک کامپیوتر IBM 7040 بدست آمد و طرح کلی آن نیز در سال ۱۹۷۸ توسط یک متخصص فیزیک نجومی به نام Jean-Pierre Luminet کشیده شد، که هنوز شباهت زیادی به شبیه‌سازی ناسا دارد.

شما می توانید در هر دوشنبه که یاد شده است، یک دایره سیاه را در مرکز ببینید. این دایره، همان افق رویداد سیاه چاله است که تابش‌های الکترومغناطیسی مانند نور، امواج رادیویی، اشعه‌های X و غیره، به علت گرانش بسیار بالای سیاه چاله، امکان فرار از آن را ندارند.

در میان سیاه چاله، دیسک چرخانی از مواد وجود دارد که به دور آن می‌چرخند. به علت اصطکاک به وجود آمده در این قسمت، چنان تابشی ایجاد می‌شود که ما قادر به شناسایی آن از طریق تلسکوپ‌های خود هستیم.

شما در شبیه‌سازی مذکور می‌توانید حلقه فوتون را که یک حلقه کامل نور در اطراف افق رویداد است، مشاهده کنید. ضمن اینکه می‌توانید ربایش وسیع و گسترده نور را در ناحیه اطراف سیاه چاله ببینید. در این ناحیه با وجود اینکه بیرون از افق رویداد قرار دارد، به علت گرانش قوی سیاه چاله، فضازمان چنان خمیده می‌شود که مسیر همه نورها، به داخل سیاه چاله منحرف می‌گردد.

همانطور که ملاحظه می‌کنید، یک طرف دیسک چرخان، از طرف دیگر آن درخشان‌تر است. این اثر، پرتوتابی نسبیتی (Relativistic Beaming) نامیده می‌شود و در واقع به خاطر چرخش دیسک ایجاد می‌گردد. آن قسمت از دیسک که به سمت ما حرکت می‌کند، روشن‌تر است، چراکه با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کند. این حرکت، تغییری در فرکانس نور ایجاد می‌کند که به آن اثر دوپلر (Doppler Effect) گفته می‌شود. بنابراین، آن طرف دیسک که از ما دور می‌شود، تاریک‌تر خواهد بود.

Luminet، سال گذشته در مقاله‌ای نوشته بود که دقیقا همین عدم تقارن شدید در درخشندگی ظاهری یک سیاه چاله است که مشخصه اصلی آن به حساب می‌آید. سیاه چاله، تنها جرم آسمانی است که می‌تواند به بخش‌هایی از دیسک چرخان داخل خود، سرعت چرخشی نزدیک به سرعت نور بدهد و یک اثر دوپلر بسیار قوی ایجاد کند.

شبیه‌سازی‌هایی مانند این، می‌توانند به ما کمک کنند تا فیزیک سیاه چاله‌های فوق‌سنگین را درک کنیم و همچنین همه چیزهایی را که باید در هنگام نگاه کردن به تصویر *M87 بدانیم، در اختیار ما قرار دهند.

رصد ستاره‌ای که توسط سیاهچاله بلعیده شد

بیگ بنگ: بتازگی دانشمندان با استفاده از داده‌های ماهواره تس(TESS) ناسا در پدیده‌ای فاجعه‌آمیز، بلعیدن یک ستاره توسط سیاهچاله را رصد کردند.

این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که یک ستاره در مدارش به فاصله بسیار نزدیکی از سیاهچاله برسد و کشش گرانشی شدید سیاهچاله باعث نابودی ستاره می شود. این رویداد که اختلالات جزر و مدی نام دارد، برخی از ضایعات ستاره‌ای با سرعت بسیار بالا به میان فضا پرتاب شده و مابقی آن در داخل سیاهچاله سقوط می‌کند. این امر منجر به یک جرقه چشمگیر پرتو ایکس می‌شود که می‌تواند تا مدتی باقی بماند.

به گفته محققان این سیاهچاله که در مرکز کهکشان ۲MASX J07001137-6602251 واقع شده حدود ۶ میلیون برابر خورشید جرم دارد و حدود ۳۷۵ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد. ستاره تخریب شده ممکن است به اندازه خورشید ما باشد. در این ویدئو که از روی داده‌های واقعی ساخته شده روند این رویداد خشن را مشاهده کنید.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: scitechdaily.com

توضیحی جدید برای ستاره رازآلود تَبی

بیگ بنگ: هنوز راه زیادی برای اعلام نهایی کشف قمر فراخورشیدی وجود دارد. اما اگر چنین قمرهایی واقعا وجود دارند و در خارج از منظومه شمسی ما به دور سیاره‌ها می چرخند، شاید یکی از آنها در بروز ویژگی‌های عجیب ستاره تَبی (KIC 8462852 – AKA Tabby’s star) نقش داشته باشد.

PIA hiresبه گزارش بیگ بنگ، بر اساس تحقیقات جدید، نوسان عجیب نور ستاره که برای سالها مشاهده شده، میتواند نتیجه یک قمر فراخورشیدی باشد. چنین اقماری که اخیرا «پلونِت» نامگذاری شده اند، شاید گرد و غبار و تکه سنگ‌هایی را به پرتاب کند که بین ما و ستارۀ تبی حرکت می کند. ستاره تبی، ستاره کوتوله سفید و زردی است که تقریبا ۱۲۸۰ سال نوری با زمین فاصله دارد، این ستاره در سال ۲۰۱۵ کشف شد و از آن زمان تاکنون معمایی بوده که دانشمندان را به خود مشغول ساخته است. افزایش و کاهش میزان درخشندگی این ستاره کاملا تصادفی است. سال ِ قبل مشخص شد که درخشندگی آن تا ۵ درصد کاهش پیدا کرده است.

این رفتار در سیاره‌ها مشاهده نشده است؛ وقتی یک سیاره فراخورشیدی میان ستاره و زمین به گردش می پردازد، درخشندگی کلی آن ستاره با گذشت زمان کاهش پیدا می کند. بین سال‌های ۱۸۹۰ و ۱۹۸۹، داده‌های آرشیو نشان داد که درخشندگی آن به بزرگی تا ۰٫۱۹۳ کاهش یافت. مشاهدات بعدی گویای این واقعیت است که برخی طول موج‌ها بیش از طول موج‌های دیگر دچار انسداد می شوند؛ اما چنین چیزی دربارۀ جر‌م‌های جامد صدق نمی کند؛ تصور بر این است که این ستاره آنقدر پیر است که بقایای قرص برافزایشی امکان گردش ندارند.

نوعی گرد و غبار یا توده‌ای از دنباله‌دارها که برخی از طول موج‌ها را به شکل موثرتری جذب می کنند، ظاهرا بعنوان توضیح موجهی در نظر گرفته شده است، ولی باید میزان گرد و غبار یا دنباله‌دارها باید خیلی زیاد باشد. این حجم از مواد از کجا نشات گرفته است؟ بر اساس اعلام محققان در دانشگاه کلمبیا، شاید جواب مناسبی برای این سوال وجود داشته باشد؛ قمر فراخورشیدی یتیمی که از سیارۀ خود جدا شده و به تدریج در حال ذوب شدن است؛ گاز و گرد و غبار و مواد دیگر را به بیرون پرتاب می کند.

اخترفیزیکدان «برایان متزر» از دانشگاه کلمبیا گفت: «این قمر فراخورشیدی مثل دنباله‌داری از یخ است که در حال تبخیر بوده و آن سنگ‌ها را به فضا پرتاب می کند. سرانجام، این قمر فراخورشیدی بطور کامل تبخیر خواهد شد، اما میلیون‌ها سال طول می کشد که این قمر تبخیر شده و توسط ستاره جذب شود. ما خوش شانس هستیم که فرصت مشاهده این رویداد تبخیر را داریم.»

وقتی یک قمر فراخورشیدی از سیاره فراخورشیدی خود جدا می شود، «پلونت‌ها» یک پیشامد فرضی هستند. اوایل سال جاری، دانشمندان از سناریویی بحث کردند که در آن، این قمرهای فراخورشیدی به دلیل برهمکنش‌های گرانشی از مدار خود رانده می شوند. برخی از این قمرهای فراخورشیدی به ستاره یا سیاره برخورد کرده و بطور کامل از سامانه ستاره‌ای به بیرون انداخته می شوند. اما در سناریوی جدید محققان، کمتر از نصف اقمار به دور ستاره‌شان می‌چرخیدند. اینها پلونت هستند. بر طبق مدل تیم تحقیقاتی متزر، پلونت‌ها میتوانند نتیجه نابودی یک سیاره فراخورشیدی به واسطه برهمکنش با ستاره باشند. تقریبا ۹۰ درصد مواقع، قمر فراخورشیدی از بین می رود. در ۱۰ درصد مواقع نیز به بقای خود ادامه داده و به دور ستاره خود گردش می کنند.

متزر در پایان اظهار داشت: «در حال حاضر هیچ شواهدی مبنی بر اینکه قمرهایی در خارج از منظومه شمسی ما وجود دارند، در اختیار نداریم، اما قمری که به ستارۀ میزبان خود هدایت شود، چندان غیرمتداول نیست. بررسی بیشتر این قمر میتواند به ما کمک کند تا دانش‌مان را درباره اتفاقات عجیب خارج از منظومه شمسی گسترش دهیم.» جزئیات بیشتر این پژوهش در ماهنامه انجمن نجوم سلطنتی منتشر شده است.

مترجم: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

دومین دنباله‌دار میان ستاره‌ای کشف شد!

بیگ بنگ: دنباله‌داری که بتازگی کشف شده منجمان را هیجان‌زده کرده، زیرا احتمالا منشأ آن از بیرون از منظومه شمسی است. این جرم- که C/2019 Q4 (بوریسوف) نام دارد- در روز سی آگوست ۲۰۱۹ توسط گنادی بوریسوف در رصدخانه مارگو در ناوچینج، کریمه، کشف شد. هنوز تأیید رسمی مبنی بر اینکه این جرم یک دنباله‌دار ِ میان ستاره‌ای است یا خیر، صورت نگرفته، اما اگر باشد، آن وقت این دومین جرم میان ستاره‌ای است که تاکنون کشف شده است. اولین جرمی که شناسایی شد، «اوموآموا» نام دارد که در اکتبر ۲۰۱۷ کشف شد.

Comet C Q x
تصویری از دنباله‌دارِ C/2019 Q4 که تلسکوپ کانادا- فرانسه- هاوایی در روز دهم سپتامبر ۲۰۱۹ در جزیره بزرگ هاوایی از آن عکس گرفت.

به گزارش بیگ بنگ، دنباله‌دار جدیدِ C/2019 Q4 هنوز در حال ورود به سمت خورشید است، اما دورتر از مدار مریخ خواهد ماند و از فاصلۀ ۳۰۰ میلیون کیلومتر به زمین نزدیک‌تر نخواهد شد. سیستم اسکات بعد از تشخیص اولیۀ این دنباله‌دار، به طور خودکار آن را جرمی احتمالاً میان ستاره‌ای دانست. سیستم اسکات در رصدخانه پیشرانش جت ناسا در پاسادنا- کالیفرنیا، واقع شده است.

“دیوید فارنوشیا” از مرکز مطالعات اجرام نزدیک به زمین، در پیشرانش جت ناسا، با اخترشناسان و مرکز هماهنگی اجرام نزدیک به زمین آژانس فضایی اروپا در فراسکی- ایتالیا، همکاری کرد تا به مشاهدات بیشتری دست یابد. وی سپس با مرکز ِ Minor Planet در کمبریج ماساچوپت، که تحت حمایت ناسا است، کار کرد تا بتواند مسیر دقیق این دنباله‌دار را برآورد کند و مشخص کند که منشأ آن در منظومه شمسی است یا از جای دیگری آمده است.

در حال حاضر فاصلۀ این دنباله‌دار تا خورشید ۴۲۰ میلیون کیلومتر است و در روز ۸ دسامبر ۲۰۱۹ به نزدیک‌ترین نقطه، یا حضیض خورشید، خواهد رسید؛ یعنی فاصله آن تقریباً به ۳۰۰ میلیون کیلومتر می رسد.

مسیر دنباله‌دار C2019 Q4

فارنوشیا گفت: «این دنباله‌دار با سرعت ۱۵۰۰۰۰ کیلومتر در ساعت در حرکت است و سرعتش بسیار بیشتر از سرعت‌ معمولی اجرامی است که در آن فاصله به دور خورشید می‌چرخند. این سرعت ِ بالا نشان می‌دهد که نه تنها منشأ آن در خارج از منظومه شمسی است، بلکه این فضا را ترک خواهد کرد و به فضای میان ستاره‌ای باز خواهد گشت.»

Comet C Q Trajectory
این تصویر مسیر دنباله‌دار C2019 Q4 را نشان می‌دهد. اگر این دنباله‌دار را یک جرم میان ستاره‌ای تلقی کنیم، فاصلۀ آن تا زمین بیشتر از ۳۰۰ میلیون کیلومتر نخواهد رسید.

در حال حاضر این دنباله‌دار در مسیری به سمت خورشید در حال حرکت است. C/2019 Q4 در روز ۲۶ اکتبر با زاویۀ تقریباً چهل درجه از بالای صفحه دایره البروج عبور خواهد کرد. صفحۀ دایره البروج مدار حرکت انتقالیِ زمین و دیگر سیارات به دور خورشید است.

این جرم به دلیل ظاهر کرکی و پرزدارش، دنباله‌دار محسوب می‌شود؛ این نشان می‌دهد که C/2019 Q4 بدنه‌ای یخی دارد و وقتی به خورشید نزدیک شود، گرم شده و ابری از گرد و غبار و ذرات تولید می‌کند. موقعیت آن در آسمان (وقتی از زمین دیده می‌شود) آن را در نزدیکی خورشید قرار می‌دهد. نزدیکی خورشید یعنی منطقه‌ای از آسمان که معمولاً بررسی‌های بزرگ ِ سیارکیِ زمینی یا فضاپیمای شکار سیارکیِ NEOWISE آن را نمی‌بینند و اسکن نمی‌کنند.

DwFoq WsAEiwمی‌توان در ماه‌های آینده، این دنباله‌دار را با تلسکوپ‌های حرفه‌ای مشاهده کرد. “فارنوشیا” بیان داشت: «درخشش این جرم در اوسط دسامبر به اوج خود خواهد رسید و تا آوریل ۲۰۲۰ با تلسکوپ‌های متوسط قابل مشاهده خواهد بود. پس از آن، تا اکتبر ۲۰۲۰ فقط با تلسکوپ‌های حرفه‌ایِ بزرگ قابل مشاهده است.»

رصدها و مشاهدات صورت‌گرفته توسط کارن میخ و گروهش در دانشگاه هاوایی نشان می‌دهد که قطر هستۀ این دنباله‌دار بین ۲ تا ۱۶ کیلومتر است. اخترشناسان به جمع‌آوری مشاهدات ِ بیشتر ادامه خواهند داد تا خواص فیزیکی این دنباله‌دار (اندازه، چزخش و غیره) را بیشتر توصیف کنند و مسیر آن را بهتر شناسایی کنند.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

جستجوی محلی مناسب برای فرود فضاپیما در مریخ

بیگ بنگ: شاید هنوز از راهکارهای رفتن به مریخ آگاه نباشیم، اما “اسپیس ایکس” سازمان تحت مدیریت ایلان ماسک، در حال برداشتن گام‌های مهم و رو به جلویی است. این شرکت فضایی با کمک عکس‌های مدارگرد شناسایی مریخ متعلق به ناسا، در صدد یافتن ِ محلی مناسب برای فرود فضاپیمای «استارشیپ» است.

spacex starship mars alighting site xبه گزارش بیگ بنگ، «رابرت زیمرمن» محقق علوم فضایی، عکس‌ها را مشاهده کرد و به کمک داده‌های حاصل از مدارگرد ناسا محل‌های فرود احتمالی برای فضاپیمای «استارشیپ» ناسا را بررسی نمود. دوربین با کیفیت «HiRISE» نصب شده بر روی مدارگرد، عکس‌های خوبی از سطح مریخ گرفته است. این عکس‌ها در وبسایت دانشگاه آریزونا که مسئولیت هدایت دوربین را بر عهده دارد، آپلود شده است.

جستجوی شرکت اسپیس ایکس برای یافتن محل فرود مناسب از سال ۲۰۱۷ آغاز شده است. در طول دو سال گذشته، این شرکت جستجوی خود را به مناطق دشتی بزرگ به نام «آرکادیا پلانیتیا» محدود کرده است. پنج مورد از شش محل فرود بالقوه در عکس‌های جدید درون این منطقه قرار دارند. تحقیقات قبلی نشان میدهد این دشت‌ها شاید مقادیر زیادی یخ در ارتفاع پایین داشته باشند. این منطقه نه تنها میتواند آب مورد نیاز سوخت موشک را برای بازگشت به زمین فراهم آورد، بلکه به دلیل عدم وجود موانع جغرافیایی مثل کوه‌، فرود میتواند در آنها به آسانی انجام شود.

la persona ante el creation iعرض جغرافیایی این دشت‌ها نشان میدهد که «آرکادیا پلانیتیا» هوای گرمتری دارد. آب و هوای این منطقه ملایم‌تر از سایر مناطق مریخ است. عرض جغرافیایی پایین به معنای فشار هوای بیشتر است که میتواند بعنوان یک مانع محافظ در برابر تابش‌های شدید و مضر عمل کند. پس فضاپیمای «استارشیپ» چه زمانی اقدام به این سفر حماسی خواهد کرد؟

به گفته “ایلان ماسک”،  فضاپیمای «استارشیپ» اولین ماموریت پرواز خود را تا اوایل سال ۲۰۲۰ انجام خواهد داد و انتظار می رود تا ۲۰۲۲ نیز به مقصد مریخ حرکت نماید. اما این شرکت خود را با چالشی بزرگ روبرو کرده است. ایلان ماسک اعلام کرده که وسیله نقلیه آزمایشی بزرگتری نیز در دستور کار اسپیس ایکس قرار دارد.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: futurism.com

بررسی میلیون‌ها سیاهچالۀ پرسرعت در راه شیری

بیگ بنگ: سیاهچاله‌ها چگونه متولد می شوند؟ اخترفیزیکدان‌ها نظریه‌هایی را ارائه کرده‌اند، اما هنوز از چگونگی این رویداد اطلاعات قطعی در دست نداریم. شاید سیاهچاله‌ها در اثر انفجارهای ابرنواختری پدید می آیند. مشاهدات جدید نشان میدهد که به احتمال زیاد انفجارهای ابرنواختری در پیدایش سیاهچاله‌ها نقش اصلی را دارند.

black hole artبه گزارش بیگ بنگ، در واقع، تحقیقات جدید اعلام میدارد که آن انفجارها به قدری نیرومند هستند که میتوانند سیاهچاله‌ها را با سرعتی بیشتر از ۷۰ کیلومتر بر ثانیه در کهکشان پرت کنند. اخترشناس «پیکی آتری» از دانشگاه کرتین و مرکز بین‌المللی تحقیقات اخترشناسی رادیویی گفت: «این تحقیق اساسا دربارۀ نخستین شواهد مشاهده‌ای حرف میزند که بر این اساس، میتوانید سیاهچاله‌های در حال حرکت را در کهکشان با سرعت بالا ببینید و آن را به ضربه‌ای نسبت دهید که سیستم سیاهچاله در زمان تولد با آن روبرو شد.»

در مطالعه حاضر، ۱۶ سیاهچاله در سامانه‌های دوتایی بررسی شدند. ما نمیتوانیم سیاهچاله‌ها را پیدا کنیم، مگر اینکه آنها فعالانه مشغول بلعیدن اجرام اطرافشان باشند، چرا که هیچ تابش الکترومغناطیسی نمیتواند از چنگال گرانشی دیوانه‌وار آنها بگریزد. اما اگر سیاهچاله‌ها بصورت جفت باشند و از ستارۀ دیگری تغذیه کنند، ماده‌ای که به دور سیاهچاله میچرخد، امواج رادیویی و پرتوهای ایکس قدرتمندی به بیرون ساطع میکند. به محض مشاهده این فانوس‌های سیاهچاله‌ای، میتوان چگونگی رفتار سیاهچاله را نیز مورد رصد قرار داد. تیم بین‌المللی محققان از این رفتار برای بازسازی تاریخچه سیاهچاله استفاده کردند.

آتری این چنین توضیح میدهد: «ما چگونگی حرکت این سیستم‌ها در کهکشان راه شیری را مورد بررسی قرار دادیم؛ ما میخواهیم بدانیم اینها در زمان تولد چه سرعتی داشتند. این کار را برای تک تکِ ۱۶ سیستم انجام خواهیم داد. بر اساس سرعت آنها، میتوان دریافت که آیا آنها در اثر انفجار ابرنواختر پدید آمدند یا اینکه ستاره‌ها خودشان دچار فروپاشی شدند؛ بدون اینکه انفجار ابرنواختری صورت بگیرد.»

webما میدانیم که ستاره‌های نوترونی میتوانند در اثر انفجار ابرنواختری خودشان با سرعت بسیار بالایی در پهنه فضا متلاشی و پخش شوند. این ضربه زمانی اتفاق می افتد که انفجار ابرنواختر بصورت غیرمتعادل باشد که ماحصل آن ضربه‌ای سهمگین است. مشخص نبود که آیا سیاهچاله‌ها نیز میتوانند به شکل یکسانی متحمل ضربه شوند یا خیر. به لحاظ فرضی، شاید این اتفاق در مورد سیاهچاله نیز صدق کند.

در تحقیقات جدید، این سیاهچاله‌ها به همراه ۹ مورد دیگر با جزئیات دقیقی تجزیه و تحلیل شدند. سرعت شعاعی، حرکت و فاصله ما تا این سیستم‌ها همچنان مورد بررسی محققان قرار دارد. بر اساس محاسبات تیم محققان، حرکت یکی از این سیاهچاله را میتوان در ویدئوی زیر مشاهده کرد:

محققان دریافتند که ۱۲ مورد از ۱۶ سیاهچاله از سرعت بسیار بالایی بهره می برند و این حکایت از آن ضربه‌ای دارد که احتمالا در زمان تولد متحمل آن شده‌اند. یعنی ۷۵ درصد از نمونه‌ها چنین رویدادی را تجربه کرده‌اند. مطابق با نظریه‌های پیشین، این سیاهچاله‌های پرسرعت کُندتر از ستاره‌های نوترونی هستند که زمانی به آنها ضربه وارد شد، دلیلش هم جرم آنهاست. نکته جالب این است که ظاهرا هیچ رابطه‌ای میان سرعت و جرم سیاهچاله وجود نداشت. لذا ما نیازمند بررسی‌های بیشتر در این زمینه هستیم. محققان اظهار داشتند که نمونه‌های بررسی شده‌شان کم است، ولی امیدوارند در آینده نمونه‌های بیشتری را مورد مطالعه قرار داده و از چگونگی تکامل و مرگ ستاره‌ها و پیدایش سیاهچاله‌ها اطلاعات بیشتری بدست بیاورند.

به گفته محققان: «ما برای کسب اطلاعات بیشتر، همچنان آسمان را رصد خواهیم کرد. این سیستم‌های دوتایی همیشه اینقدر درخشان نیستند؛ می آیند و میروند. ما امیدواریم تعداد بیشتری از این سیستم‌های دوتایی را پیدا کنیم تا به توافقی همه جانبه دربارۀ سیاهچاله‌های کهکشان راه شیری برسیم. نگران این هم نباشید که سیاهچاله‌ای با سرعت بالا به منظومه‌شمسی ما وارد شده و زمین را ببلعد. نزدیکترین سیاهچاله به ما ۶۵۲۳ سال نوری با ما فاصله دارد. این سیاهچاله خیلی خیلی از ما دور است. پس این امکان وجود ندارد که تا چند هزار یا چند میلیون سال آینده توسط سیاهچاله از بین برویم.» جزئیات بیشتر این پژوهش در arXiv منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

محققان خاصیت جدید نور را کشف کردند!

بیگ بنگ: یک گروه بین‌المللی از محققان بتازگی یک خاصیت جدید نور به نام «خودگشتاور»را  کشف کردند. جالب است علاوه بر خواص شناخته شدۀ نور مثل شدت، طول موج و قطبش، نور می‌تواند پیچ بخورد و در نتیجه تکانه‌ی زاویه‌ای داشته باشد.

image e Light Self Torqueبه گزارش بیگ بنگ، در ابتدا یک قدم به عقب برمی‌داریم. در طول چند دهه‌ی اخیر، فیزیکدانان کشف کردند که می‌توان شکل ِ موج یک پرتو نور را پیچاند تا تکانه‌ی زاویه‌ای پیدا کند. این کمی شبیه یک پلکان مارپیچی است، بصورتی که پرتو در اطراف یک فضای خالی پیچ خورده است. وقتی چنین پرتویی، مورد هدف چیزی قرار بگیرد، چیزی شبیه یک دونات درخشان را خواهید دید. این پرتوها دارای تکانه‌ی زاویه‌ای اوربیتال(OAM) هستند، خاصیتی که به قطبش بستگی ندارد (ولی در عوض به هندسه‌ی نوسانات الکترومغناطیسی مربوط می‌شود).

همانطور که، محققان کشف کردند امکان دارد یک پرتو نور OAM حالتِ «خودگشتاور» را از خود نشان دهد. همچنان که پرتو به جلو حرکت می‌کند، پیچشش از حالت پهن به باریکتر تغییر پیدا می‌کند که کمی شبیه یک پیچ است. اگر چنین پرتویی بر روی یک سطح مسطح تابانده شود، به شکل یک کروسانت (نان شیرین) یا هلال در می‌آید.

نویسنده کارلوس هرناندز-گارسیا، محقق ارشد در دانشگاه سالامانکا گفت: «به طور حیرت‌آوری، علاوه بر خواص شناخته شدۀ زیادی مثل شدت، طول موج و قطبش، نور می‌تواند پیچ بخورد و در نتیجه تکانه‌ی زاویه‌ای داشته باشد». این کشف زمانی صورت گرفت که این گروه در حال مطالعه‌ی پرتوهای نورِ تولید شده در فرآیندهای نوری پرانرژی بود. اینها اغلب برای تولید نور فرابنفش شدید یا پرتوهای ایکس قدرتمند برای مطالعه‌ی فرآیندهای مولکولی کوچک و سریع بکار می‌روند.

extra vast cover imageنویسنده‌ی مطالعه، کوین دورنی، محقق فوق‌دکترا در گروه کاپتین-مورنان(JILA) گفت: «بخاطر دارم که وقتی گروه سالامانکا دربارۀ خودگشتاور نور در این آزمایش به ما گزارش کردند، ما واقعأ گیج شده بودیم. تکانه‌ی زاویه‌ای اوربیتال موضوع ناچیزی نیست که بخواهیم آن را فورأ شروع کنیم، بنابراین وقتی وابستگی زمانی را به داده‌های این پرتوها اضافه کنید، همه چیز جالب‌تر می‌شود».

دورنی افزود: «با خودگشتاور، دو پرتو دوناتی مرئی خواهیم داشت که با مقدار کمی زمان از هم جدا می‌شوند و سپس هارمونی بین آنها ایجاد می‌شود. وقتی این کار را انجام دهیم، پرتوی که ساطع شده در واقع شبیه یک کروسانت(نان شیرین) خواهد شد. و این کروسانت حاوی بیش از یک اوکتاو تکانه‌ی زاویه‌ای اوربیتال در طول پالس نور است. این خاصیت همان خودگشتاورِ نور است».

این گروه در حال حاضر به مطالعه‌ی رفتار پرتوها و کاربرد احتمالی چنین کشفی در آینده علاقمند است. نویسنده لورا رگو از دانشگاه سالامانکا گفت: «این اولین‌باری است که کسی این خاصیت جدید نور را پیش‌بینی یا حتی مشاهده کرده است، بنابراین کاربردهای آتی آن هنوز مشخص نیست. از دیدگاه علوم بنیادی، این خاصیت جدید یک درجۀ آزادی جدید را به مطالعه‌ی دینامیکِ فعل و انفعال نور-ماده اضافه می‌کند». روزی این امکان برای محققان فراهم خواهد شد تا یک روش برای تنظیم این خودگشتاور همانند فرکانس‌های مختلف ایجاد کنند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Science منتشر شده است.

ترجمه: سحر الله وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: iflscience.com

تصویر ثبت شده از بهمن عظیم در سیاره مریخ!

تصویر ثبت شده از بهمن عظیم در سیاره مریخ!

در این مطلب برای شما دوستان تصویر و جزئیات مربوط به بهمن مریخی را شرح خواهیم داد. در ادامه ی این مطلب با ما همراه باشید.

مریخ سیاره است با تناژ رنگی قهوه ای و نارنجی که در آندهانه‌های آتش‌فشانی و کوه‌ها و تپه‌های فراوان وجود دارد. با نگاه به مناطق دیگر این سیاره می‌توان صخره‌های زیادی را هم مشاهده کرد که مناظری متفاوت در آن خلق می‌کنند. یکی از عکس‌های اخیر ناسا از سیاره سرخ، به راه افتادن نوعی بهمن مریخی را روی این صخره‌ها به وضوح تصویر می‌کند.

تصویر ثبت شده از بهمن عظیم در سیاره مریخ!

برعکس بهمن‌های برفی سفیدی که روی زمین می‌بینیم، بهمن در سیاره ی مریخ به رنگ قهوه‌ای تیره است و نشان از مناظر پر غبار این سیاره دارد. تصویر نام برده شده به وسیله ی مدارگرد مریخی ناسا (MRO) در تاریخ ۸ خرداد (۲۹ می) ثبت شده است اما زمان انتشار آن با کمی تاخیر هم اکنون است.

طبق تحلیل‌های ناسا انفجار پر گرد و غبار مشهود در تصویر نتیجه به پایین لغزیدن همزمان یخ و سنگ از ارتفاع بیش از ۵۰۰ متری است. در واقع هنگام فرا رسیدن بهار در این بخش از مریخ، گرما سنگ‌های پوشیده شده از برف را گرم می‌کند و باعث ناپایدار شدن یخ و سرازیر شدن این مجموعه به شکل بهمن می‌شود.

در تصویر قادر هستیم یخ و برف را با غباری که اطرافشان را فراگرفته مشاهده کنیم. این نخستین باری نیست که ناسا از بهمن مریخی تویری را ثبت کرده است. با این حال هیچ یک از آن‌ها این پدیده را به آشگاری و میزان کیفیت عکس جدید، به تصویر نکشیده اند.

برای مثال در اکتبر ۲۰۱۵ ناسا عکسی از بهمن در مریخ منتشر کرده بود و برخلاف عکس اخیر یک پدیده برفی و سفید را نشان می‌دهد که شباهت زیادی به تجربه ما زمینی‌ها از بهمن دارد.

وقتی مکانیک کوانتومی خیلی عجیب می‌شود!

بیگ بنگ: در تابستان ۱۹۳۵، دو فیزیکدان به نام‌های آلبرت اینشتین و اروین شرودینگر مکاتبات چندجانبه و مفیدی دربارۀ پیامدهای نظریه جدید «مکانیک کوانتومی» انجام دادند. آنها عمدتا از مسئله‌ای ابراز نگرانی میکردند که بعدها شرودینگر آن را “درهم تنیدگی” نامید: یعنی ناتوانی در توصیف دو سیستم کوانتومی یا ذرات مستقل، که برهمکنش میان آنها ایجاد می شود.

QuantumEntangledTime webبه گزارش بیگ بنگ، اینیشتین تا زمان مرگش نسبت به این موضوع متقاعد بود که درهم تنیدگی میتواند نشان دهد که مکانیک کوانتومی ناقص است. شرودینگر این فکر را در سر داشت که درهم تنیدگی یکی از ویژگی‌های مهم فیزیک نوین است، اما بدان معنا نیست که آن را به سادگی پذیرفت. شرودینگر در روز سیزدهم جولای ۱۹۳۵ در نامه‌ای به اینشتین نوشت: «من میدانم که چطور میتوان شعبده بازی را با اصول ریاضی انجام داد.»

گربۀ معروف شرودینگر که در حالتی بین مرگ و زندگی قرار دارد، برای نخستین‌بار در همین نامه‌ها مطرح شد. مشکل اینجاست که “درهم تنیدگی” قوانین مربوط چگونگی کارکرد جهان را نقض می کند. اطلاعات نمی تواند سریع‌تر از نور حرکت کند. اما در مقالۀ سال ۱۹۳۵، اینشتین و همکارانش نشان دادند که “درهم تنیدگی” چگونه منجر به «غیرمحلی بودن کوانتوم» می‌شود. این ارتباط نامتعارف ظاهرا در میان ذرات درهم‌تنیده وجود دارد.

اینشتین دریافت که براساس نظریه کوانتومی باید مابین ذراتی که حداقل یکبار با یکدیگر برهمکنش داشته‌اند، نوعی ارتباط درونی برقرار شود، به گونه‌ای که اگر ویژگی‌های کوانتومی یکی از این ذرات را تغییر دهیم، مابقی آنها صرف نظر از اینکه در چه فاصله‌ای از ذرۀ اول قرار گرفته‌اند- و مثلا یک متر با ذره مزبور فاصله دارند یا یک میلیارد سال نوری- بلافاصله و بطور آنی از این تغییر، تاثیر می پذیرد! تا به امروز، اکثر آزمایش‌ها “درهم‌تنیدگی” را بررسی کرده‌اند. فرض این است که بخش غیرمحلی(Non-local) از مفهوم «غیرمحلی بودن کوانتوم» به درهم تنیدگی ویژگی‌ها در فضا اشاره دارد. اما چه می‌شود اگر درهم تنیدگی در زمان روی دهد؟ آیا چیزی به نام «غیرمحلی بودن زمان» هم وجود دارد؟

خب جواب این سوال، «بله» است. درست زمانیکه فکر می‌کردید “مکانیک کوانتومی” نمیتواند عجیب‌تر از حالت ممکن نشود، تیمی از فیزیکدانان در دانشگاه اورشلیم در سال ۲۰۱۳ اعلام کردند که توانسته‌اند بطور موفقیت‌آمیز فوتون‌هایی را که هرگز با یکدیگر همزیستی نداشتند، را با درهم تنیدگی به هم مرتبط کنند. آزمایش‌های قبلی که شامل روشی به نام «تعویض درهم تنیدگی» (entanglement swapping) بود، توانست همبستگی کوانتومی را در پهنه زمان نشان دهد؛ این عمل با تاخیر اندازه‌گیری یکی از ذرات درهم‌تنیده که همزیستی داشت، صورت گرفت. با این حال، اِلی مگیدیش و همکارانش جزو اولین کسانی بودند که درهم تنیدگی کوانتومی را میان فوتون‌هایی که طول عمرشان همپوشانی نداشت، نشان دهند.

sized Crull graphخب در اینجا میخواهیم توضیح دهیم محققان چگونه چنین کاری انجام دادند. آنان در ابتدا جفت فوتون درهم تنیده‌ را ایجاد کردند. بعد، خیلی زود به اندازه‌گیری پولاریزاسیون(قطبش) فوتون ۱ پرداختند. در همین میان، فوتون ۲ گویی آب در هاون کوبیده باشد، کارایی‌اش را از دست داد. سپس جفت فوتون جدیدی (۳ و ۴) ایجاد شد. فوتون ۳ به همراه فوتون ۲ به گونه‌ای اندازه‌گیری شد که رابطۀ درهم‌تنیدگی از جفت‌های قدیمی (۱ و ۲) به ۲ و ۳ تغییر پیدا کرد.

مدتی بعد، قطبش فوتون ۴ مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. در نهایت، نتایج ِ بدست آمده با نتایج مربوط به نتایج ِ فوتون ۱ که مدت‌ها پیش کارآیی خود را از دست داده و کنار گذاشته شده بود، مقایسه شد.  داده‌ها از وجود همبستگی‌های کوانتومی میان فوتون‌های ۱ و ۴ حکایت داشت. لذا درهم تنیدگی میتواند در دو سیستم کوانتومی که هرگز همزیستی نداشتند، به وقوع بپیوندد.

این نتایج چه معنایی دارد؟

به همین اندازه مشکل‌ساز است که بگوییم قطبیت(polarity) نور خورشید در گذشته‌ای دور بر قطبیت نوری که به تلسکوپ شما در زمستان امسال برخورد می کند، تاثیر گذاشته است. حتی نکتۀ عجیب‌ این است که بگوییم شاید اندازه‌گیری‌های انجام شده با چشم دربارۀ نور ِ خورشیدی که زمستان ِ امسال به تلسکوپ‌تان برخورد می کند، تا حدودی قطبیت فوتون‌هایی با بیش از ۹ میلیارد سال پیش را نشان می دهد.

خب این مسائل قدری پیچیده به نظر می رسند. اینشتین در زمان ِ ارائه نظریه نسبیت خاص، مفهوم همزمانی را از جنبه نیوتنی ِ آن رد کرد. متعاقبا، مفهوم همزمانی به یک امر نسبی تبدیل شد. وقتی چیزی در حال اتفاق افتادن است، این مسئله به موقعیت دقیق ِ شما نسبت به آن چیزی که مشاهده می کنید، بستگی دارد. پس کلید ِ اجتناب از رفتار عجیب عِلّی در مورد تفکیک زمانی، پذیرش ِ این امر است که وقتی مفهوم «همزمان» را برای رویدادها به کار می‌بریم، بار ریاضی ناچیزی دارد.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com