رباتی برای جستجوی آب در ماه فرستاده خواهد شد!

کره ماه

در این مطلب ربات تازه ی ناسا به نام وایپر را می شناسیم که وظیفه ی جستجوی آب در ماه را بر عهده دارد. جزئیاتی به تازگی از این ربات و ماموریت آن منتشر شده است که در ادامه در این خصوص مطالعه خواهیم کرد.

پیش از اینکه انسان مجددا پا در ماه بگذارد ناسا تصمیم گرفته ربات نسبتاً بزرگی را به قطب جنوب تنها قمر زمین است بفرستد، یعنی همان جایی که مأموریت آرتمیس انجام خواهد شد. این ربات وایپر (VIPER) نام دارد.

ربات وایپر در قطب جنوب ماه در جستجوی نشانه هایی از وجود آب (به شکل یخ) است. در موقعیتی که یخ مشاهده شود، وایپر اقدام به گرداوری نمونه می کند تا در نهایت دانشمندان ببینند آیا همراه قدیمی زمین می تواند مأموریت های آتی ناسا را پشتیبانی کند یا خیر. همان طور که می دانید، آب یکی از مهم ترین ضروریات سفرهای فضایی درازمدت و سرنشین دار محسوب می شود.

چهار ابزار علمی در ربات وایپر به کار برده شده است که برای سنجش محیط های مختلف کارایی بالایی دارد. یکی از این ابزارها، دریل حفاری برای جمع آوری نمونه از فضای زیر سطح ماه است. «اندرو دنیلز» مدیر پروژه وایپر در این رابطه بیان می کند:

«همان طور که حیات روی زمین به آب نیاز دارد، کلید اصلی سکونت روی ماه هم آب است. از ده سال قبل که وجود آب-یخ روی ماه تأیید شد، این سؤال به وجود آمد که آیا ماه می تواند منابع مورد نیاز برای زندگی فرازمینی را تأمین کند یا خیر. ربات وایپر به ما کمک می کند منابع آب را یافته و مقدار آن را تخمین بزنیم.»

ناسا در سال ۲۰۰۹ راکتی را به قطب جنوب ماه فرستاد و توانست وجود آب به صورت یخ  را در ماه کشف کند. مأموریت ربات وایپر کشف موقعیت این منابع آبی و درک ماهیت آن است تا بتوانیم برنامه های آتی را با دقت بیشتری بچینیم.

ربات وایپر ناسا منطقه ای به وسعت چندین کیلومتر مربع را طی می کند و با استفاده از ابزاری به نام «سیستم طیف سنج نوترونی» به دنبال آب می گردد. پس از حفاری و نمونه گیری، دو ابزار دیگر عملیات آنالیز نمونه را انجام داده و ترکیب شیمیایی آب را ارزیابی می کنند.

هنوز برنامه دقیقی برای ارسال ربات وایپر به ماه اعلام نشده، اما ظاهراً ناسا قصد دارد این ربات را تا پایان سال ۲۰۲۲ به فضا پرتاب کند.

معرفی کتاب: در تبیین جهان

بیگ بنگ: استیون واینبرگ در این کتاب به طور مفصل و خارج از ساختارگرایی اجتماعی به تاریخ علم فیزیک و اخترشناسی پرداخته است. وی معتقد است تاریخ علم جالب‌ترین موضوع در تاریخ بشریت است.

dar tashrih jahan copyنام اصلی: To explain a world: to find of complicated science
در تبیین جهان: کنکاشی در پیشرفت و تکوین علوم جدید
نوشته: استیون واینبرگ
ترجمه: یاشار مجتهدزاده، امیرنظام امیری
ناشر: سبزان
موضوع: تاریخ علم
چاپ اول: ۱۳۹۴
تعداد صفحه: ۴۱۲

دانلود خلاصه کتاب

واینبرگ در بخشی از پیشگفتار کتاب نوشته:

من یک فیزیکدان هستم نه مورخ، ولی طی چند سال اخیر به شدت به تاریخ علم علاقمند شده‌ام. این یک داستان فوق‌العاده و یکی از جذاب‌ترین آنها در تاریخ بشر است. دانشمندان زیادی هم هستند از جمله خود من که از این تاریخ بهره‌برداری فراوانی برده اند. دانش قدیم می تواند کمک و راهنما برای تحقیقات امروزی باشد. همچنین دانش حاصل از تاریخ علم، انگیزه‌ای برای پیشبرد کارهای فعلی بسیاری از دانشمندان است. امدواریم که تحقیقات ما نیز بخش هر چند کوچکی از تاریخ بزرگ علوم طبیعی محسوب شود.

با اینکه در کارهای قبلی‌ام اشاراتی به تاریخچه علم داشته‌ام، در این کتاب بیشتری روی فیزیک و نجوم از حدود قرن نوزدهم تا به امروز متمرکز شده‌ام. هر چند در این دوران چیزهای تازه فراوانی آموخته‌ایم، اهداف و استاندارهای علوم فیزیک خیلی تغییر نکرده‌اند. اگر فیزیکدانان در سال ۱۹۰۰ ، از مدل استاندارد کیهان‌شناسی یا فیزیک ذرات بنیادی آگاهی داشتند، می توانستند موضوات جالبی را کشف کنند، ولی دانشمندان در جستجوی قوانینی بودند که دارای فرمولبندی ریاضی باشند و از نظر تجربی نیز مورد تایید قرار گرفته باشند تا بتوانند پدیده‌هایی را که وجود دارند، توصیف نمایند.

مدتی قبل تصمیم گرفتم که خیلی عمیق‌تر درباره دوران اولیه تاریخ علم، زمانی که اهداف و استاندارهای علمی هنوز به شکل فعلی درنیامده بودند، تحقیق کنم. طبق رسوم آکادمیک، هرگاه می‌خواهیم در مورد موضوعی چیزی فرا بگیریم، داوطلبانه به تدریس درباره آن موضوع می پردازیم. طی یک دهه اخیر، در دانشگاه تگزاس بارها و بارها کلاس‌هایی درباره تاریخچه فیزیک در مقطع کارشناسی و برای دانشجویانی که هیچ پیش زمینه‌ای دربارۀ علوم، ریاضیات یا تاریخ نداشته‌اند، دایر کرده‌ام. این کتاب حاصل مقالات و درس‌هایم در این کلاس‌هاست. ولی با گذشت زمان، توانستم مطالبی فراتر از یک روایت ساده، گردآوری کنم. این کتاب چشم‌اندازی است از فعالیت‌های دانشمندان عصر جدید، درباره علوم قدیم.

نظر دانشمندان درباره این کتاب:

کتاب در «تبیین جهان» یک اثر بسیار شگفت­ انگیز است. این کتاب تاریخ سرد و بی­‌روح علم را به یک موضوع جذاب و خواندنی بدل کرده است. این کار دشوار و طاقت‌­فرسا تنها از یک دانشمند باهوش، با تجربه و متعهد مانند استیون واینبرگ برمی‌­آید.

ایان مک ایوان

استیون واینبرگ که یکی از برجسته­‌ترین فیزیک­دانان جهان است، سفری استادانه به تاریخ علم از دوران باستان تاکنون داشته، این کتاب نه تنها مطالبی درباره ماهیت جهان را آشکار می­‌کند بلکه چگونگی دستیابی بشر را به این آگاهی و دانش توضیح می­‌دهد. این اثر با نثر شیوا و آهنگین خود، خوانده را هرچه بیش­تر به درک و فهم جهان ترغیب می­کند.

-برایان گرین

می­توان گفت که واینبرگ فاتحانه و با لیاقت کامل جایزه نوبل را دریافت کرده، او دانشمندی بسیار باهوش و یک فیزیک­دان نظری روشن­فکر است.

– ریچارد داوکینز

استیون واینبرگ یکی از موفق­‌ترین و بزرگ­ترین دانشمندان حال حاضر در جهان است. در جمع همین دانشمندان نیز او از جایگاهی رفیع و بی­‌همتا به عنوان یک دانشمند، پژوهشگر و یک نویسنده بی بدیل برخوردار است. هیچ­کس نتوانسته بهتر و بیش­تر از واینبرگ سهمی در موضوعات علمی و آشکار کردن رابطه علم با اجتماع داشته باشد.

– لاورنس کراوس

فهرست مطالب

بخش اول: فیزیک یونانیان

۱-ماده و شعر
۲-موسیقی و ریاضیات
۳-حرکت و فلسفه
۴-فیزیک و فناوری در دوران هلنی
۵-دانش باستان و مذهب

بخش دوم: نجوم یونانیان

۶-کاربردهای نجوم
۷-اندازه‌گیری ابعاد خورشید، ماه و زمین
۸-مسئله سیارات

بخش سوم: قرون وسطی

۹-اعراب
۱۰-اروپا در قرون وسطی

بخش چهارم: انقلاب علمی

۱۱-حل مسئله منظومه شمسی
۱۲-شروع آزمایش
۱۳-تجدیدنظر در روش های علمی
۱۴-قوانین نیوتن

خرید کتاب از اینجا

سایت علمی بیگ بنگ: bigbangpage.com

عبور ایستگاه فضایی از مقابل خورشید

بیگ بنگ: معمولأ ایستگاه فضایی بین‌المللی(ISS) فقط در شب قابل رویت است. همانطور که ایستگاه فضایی در آسمان شب شناور است، بصورت یک نقطۀ درخشان قابل رویت است.

IssTransit Poupeauاین ایستگاه فضایی فقط بعد از غروب آفتاب یا درست قبل از طلوع آفتاب مشاهده می‌شود، زیرا با انعکاس نور خورشید می‌درخشد – زمانی که ایستگاه فضایی وارد سایۀ زمین می‌شود، از زاویه‌ی دید خارج می گردد. تنها زمانی که ایستگاه فضایی در طول روز دیده می شود، موقعی است که از جلوی خورشید عبور کند. سپس، به حدی سریع حرکت می‌کند که فقط دوربین‌هایی با نوردهی کوتاه مدت می توانند شبحِ ایستگاه فضایی را ثبت کنند. برای ثبت این عکس دقیقأ از همین تکنیک استفاده شده است – عکاس این تصاویر را در ماه گذشته از سانتافه، آرژانتین با زمانبندی بی‌نقص و کامل گرفته است. این سری تصاویر بعدأ با یک تصویر جداگانه از بافت خورشید بدون لکه و یک تصویر از برجستگی‌های خورشید در اطراف لبه، ترکیب شدند. خورشید در حال حاضر در دوارن کمینه قرار دارد و فعالیتش به طرز غیرعادی پایین است. ستاره‌ی ما در بیشتر روزهای سال ۲۰۱۹ بدون هیچ لکه‌ای باقی می‌ماند.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

منشاء انسان امروزی به “بوتسوانا” می‌رسد

بیگ بنگ: دانشمندان می گویند جد همه انسان‌هایی که امروز در زمین زندگی می کنند به منطقه‌ای در جنوب رود زامبسی می رسد. این ناحیه که ممکن است ۲۰۰ هزار سال پیش زادگاه اجدادی ما بوده باشد اکنون شوره‌زار است، اما زمانی یک دریاچه بزرگ داشته است.

gettyimages
این سرزمین در بوتسوانا، امروزه جای بسیار خشکی است.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از بی بی سی، به گفته محققان اجداد انسان برای حدود ۷۰ هزار سال، تا زمانی که شرایط اقلیمی این محیط عوض شد، در آنجا زندگی می کردند. اما با پیدایش مسیرهای سرسبز و حاصل‌خیز آنها شروع به حرکت کردند که راه را برای مهاجرت‌های آینده به سوی نقاطی در خارج از آفریقا باز کرد.

پروفسور ونسا هیز، ژنتیک‌شناس در موسسه تحقیقات پزشکی گاروان در استرالیا گفت: «از مدتی پیش معلوم بود که انسان با اندامی امروزی حدود ۲۰۰ هزار سال قبل در آفریقا ظاهر شد. آنچه مدت‌ها مورد بحث بود موقعیت دقیق ظهور قدیمی‌ترین اجداد مدرن ما و سپس پراکنده شدن آنها بود.»

image aبا این حال نتیجه‌گیری پروفسور هیز با تردید سایر محققان این رشته مواجه شده است. ناحیه مورد بحث در جنوب حوضه آبریز زامبستی در شمال کشور بوتسوانا واقع است. محققان تصور می‌کنند اجداد ما در نزدیکی مجموعه عظیمی از دریاچه ها به نام “ماکگادیکگادی” سکنی گزیدند که اکنون یک شوره‌زار پهناور است.

پروفسور هیز می گوید: «این منطقه‌ای بسیار وسیع است، در آن زمان خیلی مرطوب و خیلی سرسبز بوده. در نتیجه زیستگاه مناسبی برای انسان‌های خردمند و حیات‌وحش بوده است.» به گفته او آنها بعد از اقامتی ۷۰ هزار ساله شروع به حرکت کردند. تغییرات در بارندگی در منطقه به دو موج مهاجرت از ۱۳۰ تا ۱۱۰ هزار سال قبل منجر شد.

image mاولین مهاجران به سوی شمال شرقی رفتند، موج دوم راه جنوبی غربی را در پیش گرفتند و گروه سوم تا به امروز در زادگاه خود باقی مانده اند. این نتایج بر ردگیری شجره انسان با استفاده از صدها نمونه دی ان ای میتوکوندریایی (قسمتی از دی ان ای که در طول نسل‌ها از مادر به فرزند به ارث می‌رسد) از ساکنان امروز آفریقا استوار است.

با ترکیب کردن علوم ژنتیک و زمین‌شناسی و شبیه‌سازی‌های اقلیمی با کامپیوتر، محققان توانستند تصویری از آفریقای ۲۰۰ هزار سال قبل ترسیم کنند.

image
پروفسور هایز آتش درست کردن را از بومیان در نامیبیا یاد می‌گیرد.

بازسازی تاریخ انسان

با این حال این مطالعه که در نشریۀ nature منتشر شده با تردیدهای یک کارشناس روبرو شده که می گوید نمی توان سرگذشت تولد انسان را فقط با تکیه بر دی ان ای میتوکوندریایی بازسازی کرد.

سایر تحلیل‌ها با کمک فسیل‌ها به نتایج متفاوتی منجر شده است که می‌گوید سرمنشاء انسان امروزی به نقطه‌ای در شرق آفریقا می رسد. پروفسور کریس استرینگر از موزه تاریخ طبیعی لندن که بخشی از مطالعه نیست می‌گوید سرگذشت گونه هومو ساپین(انسان خردمند) فرآیندی پیچیده دارد.

image aمقاطع مهم تاریخ فرگشتی انسان

۴۰۰ هزار سال پیش: نئاندرتال‌ها – عموزاده‌های فرگشتی ما – به تدریج در اروپا و آسیا ظاهر می شوند.

۳۰۰ تا ۲۰۰ هزار سال قبل: هومو ساپین – انسان خردمند – در آفریقا ظاهر می شود.

۵۰ تا ۴۰ هزار سال قبل: انسان مدرن به اروپا می رسد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: BBC

ماهواره “تس” مامور یافتن فرازمینی‌ها شد!

بیگ بنگ: بتازگی تلسکوپ فضایی تس(TESS) متعلق به ناسا با گسترش دامنه جستجو، مامور یافتن حیات فرازمینی و بیگانگان شد.

assets.newatlas.comبه گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، سرمایه‌گذاری ۱۰۰ میلیون دلاری ایالات متحده برای یافتن فرازمینی‌ها آغاز شده است. محققان پروژه “Breakthrough Listen” که با حمایت استیون هاوکینگ فقید و یوری میلنر از سال ۲۰۱۵ شکل گرفته، اعلام کردند دانشمندان ماموریت ماهواره “تس” ناسا آن را در دستور کار خود قرار داده‌اند و در کنار هم خود در حال کار بر روی این پروژه و جستجوی زندگی هوشمندانه فرازمینی هستند.

ماموریت سیارات فراخورشیدی عبوری(TESS) در آوریل ۲۰۱۸ بعنوان جانشین تلسکوپ فضایی “کپلر” مجهز به دوربین‌های کم نویز برای مطالعه سیارات فراخورشیدی به فضا پرتاب شد. این کار با نظارت بر ستارگان انجام می‌شود که ممکن است نشانگر سیارات یا اجرام دیگری باشد که از جلوی آنها عبور می‌کند. در حالت ایده‌آل، برخی از این کشف‌ها منجر به یافتن سیارات قابل سکونت خواهد شد که می‌توانند میزبان نوعی از حیات در خود باشند و تعداد کمی از آنها شبیه زمین خودمان هستند.

در عین حال پروژه “Breakthrough Listen”با استفاده از رصدخانه‌های برتر جهان برای شناسایی سیگنال‌های رادیویی متصاعد شده از ۱۰۰ هزار ستاره نزدیک ما که می‌توانند نشانی از حیات هوشمند داشته باشند، به کمک “تس” می‌آید. به عبارت دیگر، این دو پروژه دارای منافع مشترک هستند.

این همکاری جدید، ۱۰۰۰ مورد جدید به فهرست هدف‌های پروژه “BL” که قبلاً توسط تس شناسایی شده، اضافه کرده است. این دو پروژه همچنین برای بهره‌گیری از مهارت تس در هم‌ترازی سیارات به منظور تصحیح استراتژی‌های جستجوی BL تلاش خواهند کرد و BL داده‌های تس را برای کاهش تجزیه و تحلیل نورهای عجیب و غریب و نامنظم به کار خواهد بست.

image e TESSوقتی سیاره‌ای از مقابل یک ستاره دوردست عبور می‌کند، موجب توقف موقت تابش یا کم‌نور شدن تابش آن ستاره می‌شود. امروزه این روش موسوم به “گذر” روش اصلی کشف سیاره‌های فراخورشیدی است. دکتر “اندرو سیمیون” رهبر تیم علمی BL می‌گوید: مشاهدات نشان می‌دهد که ذرات گرد و غبار در مدار اطراف ستاره نیز می‌توانند عامل کاهش نور باشند، اما مطالعات روی ناهنجاری‌هایی از این دست باعث افزایش دانش ما درباره اخترفیزیک و همچنین ایجاد یک شبکه وسیع‌تر از اطلاعات می‌شود.

محققان همچنین روی داده‌های رصد شده از امکانات پروژه BL مانند تلسکوپ “گرین بانک” و تلسکوپ “پارکس” به همراه سایر رصدخانه‌ها در سراسر جهان کار می‌کنند. محققان می‌گویند: آغاز قدرتمندترین جستجوی جهانی برای یافتن حیات بیگانه در جهان با شریک شدن تیم‌های تحقیقاتی BL و تس هیجان‌انگیز است. ما مشتاقانه با هم همکاری می‌کنیم و سعی می‌کنیم به یکی از جدی‌ترین سؤالات مربوط به جایگاه ما در جهان هستی پاسخ دهیم که آیا ما در این جهان پهناور تنها هستیم؟

ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران که به اختصار “تس” نامیده می‌شود، یک تلسکوپ فضایی ساخت ناسا است که ۱۹ آوریل سال ۲۰۱۸ میلادی به فضا پرتاب شد. هدف تس جستجوی سیاره‌های فراخورشیدیِ بیشتر در فضایی ۴۰۰ برابر پوشش مأموریت کپلر با استفاده از روش گذر است که در کهکشان‌های دیگر به‌ ویژه در مدار ستاره‌های پر نور اطراف خودشان در فاصله‌ای که امکان حیات در آن وجود داشته باشد، قرار دارند.

در مقایسه با بیش از ۴۰۰۰ سیاره فراخورشیدی که تاکنون پیدا شده، انتظار می‌رود که این فضاپیما موفق به پیدا کردن بیش از ۲۰ هزار سیاره دیگر شود. هدف مأموریت تس در مرحله نخست تمرکز بر درخشان‌ترین ستارگان نزدیک به زمین برای بررسی آثار گذر سیاره‌های فراخورشیدی در پیرامون آنها در طول دو سال است. پروژه تس از مجموعه‌ای از دوربین‌های گسترده برای انجام یک بررسی همه‌جانبه استفاده می‌کند. با استفاده از تس ممکن است توده، اندازه، تراکم و مدار یک گروه بزرگ از سیارات کوچک، از جمله نمونه‌ای از دنیای سنگی در مناطق قابل سکونت ستارگان میزبان، مطالعه شود.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: newatlas.com

پلوتو در شب

بیگ بنگ: اگر در سمت شب ِ سیارۀ کوتوله پلوتو قرار داشته باشید، شاهد این نمای تماشایی خواهید بود. یک منظرۀ فضایی حیرت‌انگیز و دوردست که خورشید از آن ۴٫۹ میلیارد کیلومتر(تقریبأ ۴٫۵ ساعت نوری) فاصله دارد.

PIAPlutoNightcبه گزارش بیگ بنگ، کاوشگر افق‌های نو این عکس را در جولای ۲۰۱۵ بعد از نزدیک شدن به پلوتو از فاصلۀ ۲۱ هزار کیلومتری سطح این سیارۀ کوتوله ثبت کرده است. این عکس لایه‌های پیچیده و ظریف جو ِ مه‌آلود پلوتو را نشان می‌دهد. چشم‌انداز گرگ و میش در نزدیکی بالای عکس، شامل دشت‌‌های یخ ِ نیتروژنی منطقۀ “اسپوتنیک پلانیتیا” و کوهستان‌های ناهموار یخ-آب “نورگی” میباشد، این کوه‌ها حدود ۳۵۰۰ متر ارتفاع دارند.

جو پلوتو بیشتر از نیتروژن و مقدار کمی از ترکیباتی نظیر متان تشکیل شده است. در بخش‌های بالایی جو(بین ۵۰۰ تا ۱۰۰۰ کیلومتر بالاتر از سطح) نور خورشید واکنش‌های شیمیایی موجب می‌شود که برخی از این گازها را به ذرات هیدروکربن جامد تبدیل کند. این ذرات به سمت پایین حرکت کرده و تقریباً در فاصله ۳۵۰ کیلومتری سطح پلوتو، بر روی چیزهای دیگر انباشته شده تا زنجیره‌ای طولانی از مواد شیمیایی را شکل دهند. تا به امروز، بلندی این ذرات به ۲۰۰ کیلومتر رسیده است و لایه‌ای ضخیم از غبار را تشکیل داده‌اند که به گزارش فضاپیمای افق‌های نو، پلوتو کاملاً در این پوشش احاطه شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

یازده پرسش بی‌پاسخ دربارۀ “ماده تاریک”

بیگ بنگ: یک اخترشناس سوئیسی به نام «فریتز زوییکی» در دهه ۱۹۳۰ میلادی متوجه شد که کهکشان‌های موجود در یک خوشۀ دور با توجه به میزان جرم قابل مشاهده‌شان، سریعتر از حد انتظار به دور یکدیگر میچرخند. او «ماده تاریک» را پیشنهاد داد و مدعی شد که شاید این ماده روی این کهکشان‌ها تاثیر گرانشی بگذارد.

LqdSSqyASnpFcyMUHdبه گزارش بیگ بنگ، از آن زمان به بعد، محققان تایید کردند که این ماده رازآلود در سرتاسر کیهان یافت وجود دارد و فراوانی آن شش برابر بیشتر از ماده معمولی است که چیزهای مثل سیاره‌ها، ستاره‌ها، ما انسان‌ها و … از آن تشکیل شده‌اند. دانشمندان علی‌رغم مشاهده رفتار ماده تاریک در سرتاسر کیهان، هنوز اطلاعات چندان دقیقی دربارۀ آن ندارند. در این مقاله قصد داریم به یازده پرسش بی‌پاسخ دربارۀ “ماده تاریک” بپردازیم.

۱-ماده تاریک چیست؟

محققان ماهیت واقعی ماده تاریک را نمی‌شناسند. برخی دانشمندان این گمانه‌زنی را مطرح می‌سازند که جرم مفقود در جهان از سیاهچاله‌ها و ستاره‌های کوچک ِ کم نور ساخته شده است، اما مشاهدات جامع حکایت از چیز دیگری دارد. یکی از حامیان اصلی برای اجزای ماده تاریک، ذره‌ای فرضی بنام «ذره سنگین با برهمکنش ضعیف یا WIMP» نام دارد که تا حدودی شبیه نوترون رفتار می‌کند؛ با این تفاوت که میتواند ۱۰ تا ۱۰۰ برابر سنگین‌تر از پروتون باشد. این گمانه‌زنی زمینه‌سازِ سوالات دیگری شده است.

nCpXBLLppGrhCrxJoPzfD۲-آیا میتوانیم ماده تاریک را شناسایی کنیم؟

اگر ماده تاریک از «ویمپ» ساخته شده باشد، باید این ذرات به وفور در کنار ما وجود داشته باشند؛ طوری که نامرئی بوده و شناسایی آنها به سختی انجام می‌شود. پس چرا هیچ نشانه‌ای از “ماده تاریک” بدست نیاورده‌ایم؟ اگرچه ماده تاریک برهمکنش چندان زیادی با ماده معمولی ندارد، اما هنوز این احتمال وجود دارد که ذرۀ ماده تاریک بتواند به هنگام سفر در فضا به ذره‌ای عادی مثل پروتون یا الکترون برخورد کند.

xLiurrwfxsExzXtZبنابراین، محققان آزمایش‌های متعددی را ترتیب داده‌اند تا تعداد عظیمی از ذرات معمولی را در اعماق ژرف مورد مطالعه قرار بدهند؛ جایی که آنها از تابش مزاحم در امان هستند. خب مشکل کجاست؟ پس از دهه‌ها جستجو، هیچکدام از آشکارسازها موفق به انجام یک اکتشاف معتبر و قابل اتکا نشده است. در ابتدای سال جاری، آزمایش «PandaX» چین در تازه‌ترین گزارش نشان داد که اثری از ذره ویمپ کشف نشده است. شاید ذرات ماده تاریک خیلی کوچکتر از ویمپ‌ها باشند؛ یا دستکم از ویژگی‌هایی برخوردار باشند که مطالعه آنها را با دشواری همراه سازد.

۳-آیا ماده تاریک از بیش از یک ذره تشکیل شده است؟

ماده معمولی از ذراتی نظیر پروتون و الکترون و همچنین باغ‌وحشی از ذرات عجیب مثل نوترینو، موآن و پیون تشکیل یافته است. بنابراین، برخی از محققان احتمال میدهند که شاید ماده تاریک هم به همین میزان پیچیده باشد. لازم به ذکر است که ماده تاریک ۸۵% از جرم کیهان را تشکیل میدهد.

vuTuxNmHRfkLWedcvjVفیزیکدان «آندری کاتز» از دانشگاه هاروارد می‌گوید: «دلیلی وجود ندارد که تمامی “ماده تاریک” از یک نوع ذره ساخته شده باشد. پروتون‌های تاریک میتوانند با الکترون‌های تاریک ترکیب شوند تا اتم‌های تاریک را به وجود بیاورند؛ بدین ترتیب، دسته‌بندی از این نوع ذرات شکل می‌گیرد که همانند ذرات مرئی، جالب و متنوع هستند.» اگرچه چنین پیشنهاداتی بطور فزاینده در آزمایشگاه‌های فیزیک به بررسی نشده، اما پیدا کردن راهی برای تایید یا رد آنها مسئله‌ای است که دانشمندان را به فکر فرو برده است.

۴-آیا نیروی تاریک وجود دارد؟

علاوه بر ذرات ماده تاریک، این احتمال وجود دارد که ماده تاریک هم با نیروهایی مشابه ِ آنچه ماده معمولی تجربه می‌کند، دست و پنجه نرم کند. برخی محققان از جستجو برای فوتون‌های تاریک سخن گفته‌اند. وجود این فوتون‌ها تنها به واسطۀ ذرات ماده تاریک احساس می‌شود. فیزیکدانان ایتالیایی در تلاش‌اند تا پرتوهای الکترون و پادذرات آنها (پوزیترون‌ها) را به الماس برخورد دهند. اگر واقعا فوتون‌های تاریک وجود داشته باشد، جفت الکترون-پوزیترون میتواند همدیگر را نابود کرده و یکی از ذرات عجیبی را پدید آورد که از نیرویی بهره می‌برد. چه بسا بخش تازه‌ای از جهان را به رویمان بگشاید.

pQZJVnuyTVYLWvDmCKW۵-آیا ماده تاریک میتواند از اکسیون‌ها تشکیل شده باشد؟

سایر ذرات ماده تاریک مورد توجه عده کثیری از محققان قرار گرفته است. یکی از این ذرات فرضی اکسیون(axion) نام دارد که میتواند فوق‌العاده سبک باشد. اکسیون‌ها در آزمایشات مختلف بررسی شده و جستجو برای یافتن آنها ادامه دارد. بتازگی شبیه‌سازی‌های کامپیوتری احتمال می‌دهند که این اکسیون‌ها میتوانند اجرام ستاره مانندی را به وجود بیاورند؛ انتظار می‌رود در طول این فرایند، تابش ِ قابل تشخیصی تولید شود که مشابه پدیده‌های رازآلودی بنام “فوران رادیویی سریع” باشد.

wudwqERwsXMXtZqAbHrtE۶-ویژگی‌های ماده تاریک کدام‌اند؟

اخترشناسان به واسطه برهم‌کنش‌های گرانشی ِ “ماده تاریک” با ماده به وجودش پی‌بردند؛ این تنها راهی است که ماده تاریک نشانه‌هایی از وجودش را آشکار می کند. اما محققان در تلاش برای درک ماهیت واقعی ماده تاریک، اطلاعات ناچیزی در اختیار دارند. بنا به برخی از نظریات، ذرات ماده تاریک باید پادذرات خودشان باشند؛ یعنی دو ذره ماده تاریک در زمان برخورد با هم، موجب نابودی همدیگر می‌شوند. آزمایش طیف‌سنج مغناطیسی آلفا(AMS) در ایستگاه فضایی بین‌المللی از سال ۲۰۱۱ مشغول جستجوی نشانه‌های این نابودی است و صدها هزار رویداد را نیز شناسایی کرده است. دانشمندان هنوز مطمئن نیستند که آیا این رخدادها ناشی از ماده تاریک هستند یا خیر.

tJmYWSQEpDiqSpmLzUwh۷-آیا ماده تاریک در همه کهکشان‌ها وجود دارد؟

چون ماده تاریک جرم خیلی زیادی در مقایسه با ماده عادی دارد، غالبا از آن بعنوان نیروی سازمان دهنده‌ای یاد می‌شود که ساختارهای بزرگی مثل کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی را ساماندهی می‌کند. از این رو، کمی عجیب بود که اخترشناسان اوایل سال جاری اعلام کردند کهکشانی بنام NGC 1052-DF2 تقریبا هیچ ماده تاریکی ندارد.

BXBfTsTEUDbnoAdDtoYWدر همین راستا یکی از محققان دانشگاه ییل آمریکا به نام  «پیتر داکوم» اظهار داشت: «گویا ماده تاریک از عوامل مورد نیاز برای تشکیل یک کهکشان نیست.» با این حال، گروه دیگری از محققان در تجزیه و تحلیل‌ خود به این نتیجه رسیدند که تیم آقای داکوم فاصله تا آن کهکشان را به اشتباه اندازه‌گیری کرده است؛ یعنی ماده مرئی آن خیلی کم نورتر و سبک‌تر از یافته‌های اولیۀ آنها بوده است.

۸-نتایج DAMLA/LIBRA چه پیامدهایی دارد؟

یکی از رازهای پابرجا در فیزیک ذرات، نتایج تحیرآور آزمایش DAMLA-LIBRA است. این آشکارساز که در زیر کوه ساسو در ایتالیا قرار دارد، به جستجوی نوسان دوره‌ای ذرات “ماده تاریک” می پردازد. این نوسان با حرکت زمین به دور خورشید و حرکت در منظومه‌شمسی و کهکشان راه شیری که با ماده تاریک احاطه شده است به دنبال بادهای ماده تاریک است. از سال ۱۹۹۷، آزمایش DAMLA-LIBRA مشاهده این سیگنال را گزارش کرده، گرچه هیچ آزمایش دیگری چیزی مثل این ندیده است.

ZKtEtnKHysXYzphprR۹-آیا ماده تاریک میتواند بار الکتریکی داشته باشد؟

وجود سیگنالی از نخستین دوران کیهان، باعث شده فیزیکدانان این ایده را مطرح سازند که “ماده تاریک” شاید بار الکتریکی داشته باشد. تابش‌هایی با طول موج ۲۱ سانتی‌متر توسط ستاره‌ها در جهان اولیه ساطع می‌شد (یعنی تنها ۱۸۰ میلیون سال بعد از بیگ بنگ.) این تابش توسط هیدروژن سردی جذب شد که در آن زمان وجود داشت.

GgAmSNGHcnXebhSQbوقتی این تابش در ماه فوریه ۲۰۱۹ کشف شد، نشانه‌های آن حاکی از این امر بود که هیدروژن، خیلی سردتر از آن چیزی بوده که دانشمندان تصور می‌کردند. اخترفیزیکدان «جولیان مونوز» از دانشگاه هاروارد اینطور فرضیه‌سازی کرد ماده تاریک ِ دارای بار الکتریکی احتمالا گرما را از هیدروژن دور کرده است. این فرضیه هنوز تایید نشده است.

۱۰-آیا ذرات عادی میتوانند به ماده تاریک تجزیه شوند؟

نوترون‌ها به ذرات مادۀ معمولی با عمر محدود گفته می‌شود. پس از تقریبا ۱۴٫۵ دقیقه، یک نوترون تنها که از چنگال یک اتم گریخته، به پروتون، الکترون و نوترینو تجزیه می‌شود. در دو آزمایش دیگر، عمر متفاوتی برای این فروپاشی در نظر گرفته شده و ناهمخوانی بین آنها تقریبا ۹ ثانیه است. اوایل سال ۲۰۱۹، فیزیکدانان اعلام کردند که اگر یک درصد ِ مواقع برخی از نوترون‌ها به ذرات ماده تاریک تجزیه شوند، میتوان آن را دلیلی برای این ناهنجاری در نظر گرفت. «کریستوفر موریس» از آزمایشگاه ملی لوس آلاموس در نیومکزیکو و تیمش نوترون‌ها را به خاطر سیگنالی که انتظار می‌رفت ماده تاریک باشد، مورد نظارت قرار دادند، اما هیچ چیزی کشف نکردند.

FdzccvxahhnHikYqfrX۱۱-آیا ماده تاریک واقعأ وجود دارد؟

با توجه به دشواری‌هایی که دانشمندان در کشف و توضیح “ماده تاریک” مواجه شده‌اند، یک پرسشگر عاقل ممکن است به این فکر کند که شاید تمام راه را اشتباه رفته است. برای سالیان سال، اقلیت فیزیکدانان این ایده را قبول داشتند که شاید نظریات ما از گرانش نادرست باشد و این نیروی بنیادی در مقیاس‌های بزرگ عملکرد متفاوتی نسبت به آن چیزی که انتظار داریم، داشته باشد.

minGmoQkNuYoXenAAEHD این پیشنهاد که اغلب با عنوان دینامیک نیوتنی اصلاح شده(MOND) شناخته می شود بیان می‌کند که هیچ ماده تاریکی وجود ندارد و سرعت‌های فوق‌العاده بالای چرخش ستارگان و کهکشان‌ها به دور یکدیگر در نتیجۀ رفتار حیرت‌آور گرانش به وجود آمده‌اند. فیزیکدان لینکلن می‌گوید: «ماده تاریک هنوز یک مدل تأیید نشده است. با این حال، مخالفان هنوز باید میدان بزرگتر ِ ایده‌هایشان را متقاعد کنند. و آخرین شواهد چیست؟ این شواهد حاکی از آن است که “ماده تاریک” واقعأ وجود دارد.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: livescience.com

کشف تصادفی یک کهکشان غول‌پیکر در کیهان اولیه

بیگ بنگ: اخترشناسان به‌طور تصادفی موفق به کشف شواهدی از یک کهکشان عظیم‌ در کیهان اولیه شدند؛ این کشف تردیدها در مورد وجود چنین کهکشان‌های غول‌پیکر در دوران اولیۀ جهان را از بین می‌برد.

Massive Galaxy Dawn of a Universe xبه گزارش بیگ بنگ به نقل از ایرنا، محققان در حین تجزیه و تحلیل رصدهای تلسکوپ «آلما»، موفق به کشف لک‌های با درخشش ضعیف شدند با هیچ ساختار کیهانی مرتبط نیست.آرایه میلی‌متری بزرگ آتاکاما (Atacama Large Millimeter Array) معروف به آلما، نام یک پروژه مهم نجوم رادیویی است که در تاریخ ۲۴ اسفند ۹۱ در مناطق بیابانی آتاکاما در شیلی رسماً راه‌اندازی شد؛ این پروژه مجموعه‌ای متشکل از ۶۶ تلسکوپ است.

تجزیه و تحلیل این کهکشان که ۳MM-1 نام دارد، نشان می‌دهد حدود ۱۲.۵ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد. این نورهای مرموز، جهانی را نشان می‌دهد که متعلق به ۱.۳ میلیارد سال بعد از بیگ بنگ میباشد.

نوری که تلکسوپ آلما مشاهده کرده است در واقع متعلق به درخشش ستاره‌ها در کیهان اولیه نیست، بلکه گرد و غبارهایی است که از انرژی ساطع شده از تشکیل ستاره در اعماق این کهکشان دوردست، گرم شده‌اند. این لایه‌های گرد و غبار مانند یک روپوش نامرئی عمل کرده و باعث می‌شوند که این کهکشان غول‌پیکر تقریباً ناشناخته باقی بماند.

image e MMاخترشناسان نشان دادند که این کهکشان به واقع یک کهکشان اولیۀ بزرگ است که به اندازه کهکشان راه شیری ستاره دارد، اما از آنجا که این کهکشان سرشار از انرژی است سرعت تشکیل ستاره در آن ۱۰۰ برابر بیشتر از کهکشان راه شیری است.

در اوایل امسال نیز تیمی از اخترشناسان با استفاده از مجموعه تلسکوپ‌های آلما، ۳۹ کهکشان باستانی را کشف کردند که پیدایش‌شان با هیچ نظریه‌ مدرن تکامل جهان قابل توضیح نبود. وجود این کهکشان ها را نمی توان با نظریه های مدرن تکامل جهان توضیح داد.

این کهکشان‌های محو شده برای تلسکوپ هابل نامرئی بودند، اما برای آرایۀ تلسکوپی آلما قابل رصد بودند. دانشمندان می گویند این کهکشان‌ها نماینده بیشتر کهکشان‌های بیضوی بزرگی هستند که ۱۰ میلیارد سال پیش در جهان وجود داشته‌اند و بیشتر آنها را نمی توان در مطالعات پیشین یافت، اما اکنون با این کشف جدید می توان دریافت این نوع کهکشان عظیم به واقع در کیهان اولیه وجود داشتند.

البته با راه‌اندازی تلسکوپ فضایی جیمز وب در سال ۲۰۲۱ دانشمندان می توانند به چگونگی شکل‌گیری این کهکشان‌ها پی ببرند. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Astrophysical منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منابع: smithsonianmag.com , scitechdaily.com

کشف کهکشانی با قدمت بیگ بنگ!

کشف کهکشانی با قدمت بیگ بنگ!

دراین مطلب در خصوص کشف کهکشانی سخن می گوییم که با پدیده ی تشکیل کهکشان ما هم قدمت است و این کهکشان و روایت آن را در این مقاله گردآوری کرده ایم. با ما باشید.

اختر شناسان یک کهکشان غول پیکر که ۱۲.۵ میلیارد سال قدمت دارد را پیدا کرده‌‌اند که دست کمی از افسانه‌های قدیمی ندارد و تقریبا هم سن و سال بیگ بنگ است.

محققین دانشگاه آریزونا از چند واژه جالب برای توصیف این کهکشان غول‌پیکر استفاده کرده‌اند. طبق گفته های محققین:

دانشمندان معمولا این کهکشان‌های غول‌آسا، شبح شکل و هیولا طور را مانند افسانه‌های قدیم می‌داند، زیرا اطلاعات و شواهد مشخصی از وجود آن‌ها در دسترس نیست.

کریستینا ویلیامز یکی از ستاره شناسان این دانشگاه توانسته به کمک رصدخانه ALMA شیلی، این کهکشان قدیمی را در میان گرد و غبارهای فضایی پیدا کند. او در رابطه با کهکشان فوق، شک و تردید نیز دارد. بر اساس گفته‌ها وی:

احتمالا این کهکشان بسیار دور بوده و میان گرد و غبار‌های فضایی پنهان شده است.

ایوو لابه یکی دیگر از اختر شناسان دانشگاه آریزونا بیان می کند:

ما متوجه شدیم که این کهکشان در اصل یک کهکشان غول پیکر است که به اندازه کهکشان ما ستاره دارد. ولی نرخ تولید ستاره در آن بیش از ۱۰۰ برابر راه شیری است.

دانشمندان معتقدند که سیگنال دریافت شده از این کهکشان، ۱۲.۵ میلیارد سال در راه بوده است تا به ALMA برسد. رصدخانه ALMA با هدف کشف ریشه ی ستاره‌ها، کهکشان‌ها و سیاره‌ها فعالیت می‌کند و به واسطه ی رصدخانه جنوبی اروپا مدیریت می شود. این کهکشان نیز در پی تلاش‌های این رصدخانه پیدا شده و مسئول این پروژه می‌گوید که این کهکشان غول پیکر همانند یک «پیوند گمشده» است.

البته تلاش‌های بیشتری لازم است تا بتوانیم این کهکشان‌های غول پیکر را میان دیگر کهکشان‌ها پیدا کنیم. ‌در همین راستا تلسکوپ «JWST» به دانشمندان کمک می‌کند تا بتوانند در میان گرد و غبار‌های فضایی نیز این کهکشان‌ها را پیدا کرده و نگاه دقیق‌تری به آن‌ها بیندازند.

همه چیز در مورد: امواج گرانشی

بیگ بنگ: امواج گرانشی، خمیدگی ساختار فضا-زمان است. وجود این امواج را آلبرت اینشتین در سال ۱۹۱۶ پیش‌بینی کرد اما سال بعد نظرش عوض شد و این پیش‌بینی را پس گرفت ولی دوباره آن را در سال ۱۹۳۶ مطرح کرد. امواج گرانشی پیش‌بینی نظریه انقلابی نسبیت عام بود که او در نوامبر ۱۹۱۵ در اوج جنگ جهانی اول در برلین ارائه شد.

leadبه گزارش بیگ بنگ به نقل از بی بی سی، آیزاک نیوتن بر این باور بود که بین زمین و خورشید “نیروی” جاذبه وجود دارد که باعث گردش زمین به دور خورشید می‌شود؛ انگار که یک کش از خورشید به زمین کشیده شده و زمین را برای همیشه در مدار خورشید نگه می‌دارد. انیشتین نشان داد که این تصور باطلی بیش نیست.

چنین نیرویی وجود ندارد، در عوض، خورشید “دره‌ای” در فضا-زمان اطرافش ایجاد می‌کند و زمین در لبه این دره حرکت می‌کند، مثل توپی که در چرخ رولت کازینو می‌چرخد. ما نمی‌توانیم فضا-زمان را ببینیم چون فضا-زمان ترکیب یکپارچه‌ای است از سه بعد فضا (طول، عرض و ارتفاع) و بعد زمان؛ فضا-زمان چهار بعدی است اما ما موجوداتی سه بعدی هستیم؛ به همین دلیل هم به نابغه‌ای مثل اینشتین نیاز بود.

او فهمید ما فکر می‌کنیم که ماده تحت تاثیر نیروی گرانش حرکت می‌کند؛ در واقع ماده در خمیدگی فضا-زمان حرکت می‌کند. فیزیکدان آمریکایی جان ویلر می‌گوید: “ماده به فضا-زمان می‌گوید که چگونه تاب بردارد و خمیدگی فضا-زمان به ماده می‌گوید که چگونه حرکت کند.”

gettyimagesوقتی از خمیدگی، تاب برداشتن یا چین خوردن فضا-زمان صحبت می‌کنیم (نسبیت عام)، درباره چیزی شبیه این حرف می‌زنیم. اجرام فضایی مثل زمین یا خورشید در ساختار فضا-زمان چین، تاب یا گودی ایجاد می‌کنند و وقتی که در مدار خود حرکت می‌کنند این تاب فضا-زمان هم حرکت می‌کند، بر خلاف نظر نیوتن که انگار نیرویی زمین را به سمت خورشید می‌کشد.

بر اساس فرضیه نسبیت عام، فضا-زمان پس‌زمینه منفعل رویدادهای عالم نیست، بلکه خودش “چیزی” است که در حضور ماده می‌تواند خمیده شود، کش بیاید و تاب بردارد. اینشتین این بحث را مطرح کرد که اگر فضا-زمان می‌تواند اینگونه تاب بردارد پس می‌تواند مثل لرزانک هم بجنبد. وقتی چنین اتفاقی می‌افتد موجی در فضا-زمان گسترش پیدا می‌کند، مثل دایره‌های هم مرکزی که انداختن سنگ در برکه ایجاد می کند، این موج همان موج گرانشی است.

امواج گرانشی چگونه به وجود می‌آیند؟

دستتان را در هوا تکان دهید. شما همین الان امواج گرانشی ایجاد کردید؛ چینی در فضا-زمان انداختید که مثل موج دور می‌شود. اکنون این امواج از کره زمین رفته و از ماه گذشته‌اند. در واقع آنها اکنون در راه مریخ هستند. چهار سال دیگر به نزدیکترین منظومه ستاره‌ای به منظومه شمسی خودمان می‌رسند.

dcc cdd aae ceeaما می‌دانیم که سیاره‌ای به دور یکی از سه ستاره آلفا قنطورس می‌گردد. اگر این سیاره، میزبان یک تمدن صاحب تکنولوژی باشد و تا ابتدای سال ۲۰۲۲ هم موفق شده باشد آشکارساز امواج گرانشی بسازد، امواج گرانشی را که شما با دستتان چند لحظه پیش ایجاد کردید، ردیابی خواهد کرد. البته توجه داشته باشید که این آشکارساز امواج گرانشی باید بی‌اندازه حساس باشد. امواج گرانشی وقتی سرعت جرم تغییر می‌کند، یا “شتاب” می‌گیرد، تولید می‌شوند و بی‌نهایت ضعیف هستند، چون خود گرانش خیلی ضعیف است. به همین قیاس می‌توان گفت که فضا-زمان خیلی سفت و محکم است.

فرض کنید پوست طبلی را با چیزی که یک ملیارد میلیارد بار محکمتر از آهن است عوض کنید. این استحکام فضا-زمان است. این سفتی بی‌حد، به این معناست که فقط شدیدترین حرکت‌ها مثل ادغام دو جسم ابرچگال مثل ستاره‌های نوترونی و سیاه‌چاله‌ها می‌توانند امواج گرانشی قابل ملاحظه ایجاد کنند.

امواج گرانشی چگونه ردیابی می شوند؟

موج گرانشی در مسیر خود زمان را در یک جهت کش می‌دهد و در جهتی عمود بر آن، زمان را فشرده می‌کند و بالعکس؛ این مرتب تکرار می‌شود. تاثیر امواج حاصل از ادغام دو سیاهچاله بر کره زمین بی‌اندازه کوچک است، معمولا مثل این است که طول جسمی به اندازه یک میلیارد میلیاردیم خودش تغییر کند. برای اندازه گرفتن تاثیری به این کوچکی به یک خط کش بزرگ نیاز است و اینجاست که رصدخانه امواج گرانشی با تداخل‌سنج لیزری، لایگو(LIGO) وارد می‌شود؛ یکی از شگفتی‌های فناوری قرن بیستم.

در هنفورد در ایالت واشنگتن یک خط‌‌ کش چهارکیلومتری از جنس نور لیزر قرار دارد و یک خط کش کاملا مشابه سه هزار کیلومتر آن سوتر در لیوینگستون در ایالت لوئیزیانا.

slide
دو رصدخانه امواج گرانشی (لایگو) در لیوینگستون و هنفورد ۳۰۳۰ کیلومتر با هم فاصله دارند

 در این دو رصدخانه در دو تونل، دو لوله خلاء به قطر ۱.۲ متر، عمود بر هم وجود دارد؛ خلا این لوله‌ها حتی از فضا هم خالی‌تر است. در انتهای هر تونل، نور به یک آینه ۴۲ کیلوگرمی برخورد می‌کند، آینه‌ها از فیبرهای نوری آویزانند که قطر آنها دو برابر موی انسان است. آینه‌ها آنقدر بی‌نقصند که ۹۹.۹۹۹ درصد نور را برمی‌گردانند. تکان جزئی این آینه‌های معلق است که از عبور موج گرانشی خبر می دهد.

در این رصدخانه‌ها، نور لیزر دو قسمت شده و هر کدام به یک تونل ارسال می‌شود و بعد آینه ها آنها را بازمی‌تابند و در مسیر برگشت با هم دوباره ترکیب می‌شوند. اگر بیشینه (قله) دو موج نور با هم تلاقی کند نور دریافت شده شدت پیدا می‌کند. اگر بیشینه یک موج با کمینه (قعر) موج دیگر منطبق شود، همدیگر را خنثی می‌کنند. بنابراین رصدخانه لایگو به تغییر طول یک خط‌ کش به نسبت خط‌ کش دیگر -در حد کسری از طول موج نور- حساس است. نوآوری‌های بسیاری به کار گرفته شده و دقت این اندازه‌گیری را به صد هزارم قطر اتم رسانده است.

feddc d dab aceedceدو رصدخانه گرانشی به فاصله ۳۰۳۰ کیلومتر از هم در آمریکا قرار دارند. هر لایگو از یک منبع لیزر، دو محفظه خلا با دو آینه در انتهای آنها و یک آشکارساز نور تشکیل شده است. نور لیزر به پرتوشکاف تابانده می شود. پرتوشکاف نور لیزر را شکافته و به دو محفظه خلا می فرستد که هر یک چهار کیلومتر طول دارند. آینه‌ها در انتهای دو محفظه نور را بازمی نابانند. اگر دو پرتو بازگشتی به دلیل تاثیر امواج گرانشی بر هم منطبق نشوند، آشکارساز نور آن را نشان خواهد داد.

چهارده سپتامبر سال ۲۰۱۵، ساعت پنج و پنجاه و یک دقیقه صبح به وقت شرق آمریکا ابتدا در لیوینگستون و ۶.۹ هزارم ثانیه بعد در هنفورد، این خط‌کشها به اندازه صدهزارم قطر اتم درازتر و کوتاهتر شدند و به این ترتیب برای اولین بار امواج گرانشی مستقیما ردیابی شدند.

منشاء امواج گرانشی

ستاره‌های نوترونی و سیاه‌چاله‌ها نهایت تکامل ستاره‌های بزرگ‌جرم هستند. وقتی ابرنواخترها منفجر می‌شوند، هسته آنها، کاملا بر عکس، در خود فروفشرده می‌شود. اگر جرم هسته از حد مشخصی کمتر باشد -سفتی نوترون‌ها که به اصلاح یک خاصیت کوانتومی است- می‌تواند این در خود جمع‌شدن را متوقف کند، در نتیجه ستاره‌ای تقریبا به اندازه کوه اورست چنان فشرده می‌شود که تکه‌ای از آن به اندازۀ یک حبه قند، به اندازه تمام نژاد بشر وزن خواهد داشت. اگر جرم هسته از حد مشخصی بیشتر باشد، هیچ نیرویی نمی‌تواند جلوی جمع شدن آن را بگیرد، ستاره در خود فرو می‌ریزد و تبدیل به سیاه‌چاله می‌شود.

Fig HTML• نیروی گرانشی ده میلیارد میلیارد میلیارد میلیارد بار ضعیف‌تر از نیروی الکترومغناطیسی است که اتمها را کنار هم نگاه می‌دارد.
• از ساخت اولین نمونه تلسکوپ لایگو در موسسه فناوری کالیفرنیا در پاسادنا تا اولین ردیابی مستقیم موج گرانشی، ۴۴ سال طول کشید.
• اولین موج گرانشی که ۱۴ سپتامبر سال ۲۰۱۵ ردیابی شد ۱.۳ میلیارد سال در راه بود تا به زمین برسد.
• پنج پژوهشگر امواج گرانشی تا به حال برنده جایزه نوبل شده‌اند: راسل هالس، جوزف تیلور، رینر وایس، کیپ تورن و بری بریش.
• آینه‌های دو سوی تونل لایگو که چهار کیلومتر از هم فاصله دارند ۹۹.۹۹۹ درصد نور را باز می تابانند.
• دو رصدخانه امواج گرانشی(لایگو) در لیوینگستون و هنفورد ۳۰۳۰ کیلومتر با هم فاصله دارند.

بیشتر ستاره‌ها دوقلو متولد می‌شوند، اما خورشید ما استثنای نادری است. انتظار این است که بیشتر ستاره‌های بزرگ‌جرم دوقلو در پایان عمر تبدیل شوند به: دو سیاهچاله یا دو ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله که دور یک ستاره نوترونی می‌گردد. این که ستاره‌ها به دور یکدیگر می‌گردند و سرعتشان تغییر می‌کند یا به عبارت دیگر شتاب دارند، به این معنی است که می‌توانند امواج گرانشی ساطع کنند و این شیره انرژی مداری ستاره را می‌کشد. در نتیجه ستاره‌ها در مسیری مارپیچ به سمت هم می‌روند، ابتدا آهسته و هر چه بگذرد سریعتر و سریعتر. این پدیده را که تپ اختر دوتایی نام دارد، نخستین برای راسل هالس و جوزف تیلور در سال ۱۹۷۴ مشاهده کردند که برایشان به دلیل اولین ردیابی غیر مستقیم امواج گرانشی، جایزه نوبل به ارمغان آورد.

ffdbaa cاولین ردیابی مستقیم امواج گرانشی ۱۴ سپتامبر ۲۰۱۵ اتفاق افتاد و منشا آن دو سیاهچاله با ۲۹ و ۳۶ برابر جرم خورشید در کهکشانی در فاصله ۱.۳ میلیارد سال نوری بودند. احتمال دارد که این دو بیشتر عمر کائنات را در حال حرکت مارپیچی به سمت هم گذرانده باشند. اما فقط وقتی آنها به حدود ده دوازده دور آخر رسیدند -با نصف سرعت نور- امواج گرانشی‌شان آنقدر قوی بود که ما بتوانیم آن را از کره زمین رصد کنیم. ابتدا یک “جیرجیر” رصد شد که تقریبا حدود ۱۵ هزارم ثانیه طول کشید. بعد وقتی فضا-زمان زیر فشار تاب برداشت و در هم پیچیده شد، فوران نهایی و پرقدرت امواج گرانشی رخ داد و دو سیاهچاله به هم بوسه زدند و در هم ادغام و تبدیل به یک سیاهچاله عظیم شدند.

تاکنون شش فوران امواج گرانشی رصد شده که پنج تای آن محصول ادغام سیاهچاله‌ها بوده اما در ۱۷ اوت سال ۲۰۱۷، امواج گرانشی رصد شدند که ناشی از ادغام دو ستاره نوترونی بودند.

dcaf aa c fe ddbdeامواج گرانشی به ما چه می‌گویند؟

امواج گرانشی این قابلیت را دارند که ما را به نظریه گرانشی بهتر و عمیقتری رهنمون کنند. ما می‌دانیم که نظریه انیشتین در تکینگی مرکز سیاهچاله و در مبدا زمان – بیگ بنگ- که چگالی بی‌نهایت است دیگر جواب نمی‌دهد. ما امیدواریم که امواج گرانشی ما را به نظریه کوانتومی گرانشی برساند که مدتها است به دنبالش هستیم.

امواج گرانشی همچنین این قابلیت را دارند که رفتار ماده ابرچگال را در داخل ستاره نوترونی برای ما فاش کنند. آنها از تولد کائنات هم به ما می‌توانند خبر دهند. در مدل استاندارد، کائنات در اولین کسرهای ثانیه بعد از به وجود آمدن، دچار انفجاری بی‌اندازه عظیم شده به نام تورم کیهانی. تورم کیهانی در کائنات امروز یک صدای پس‌زمینه از امواج گرانشی بی‌نهایت کهن باقی گذاشته که ما ممکن است بتوانم آنها را رصد و رمزگشایی کنیم.

امواج گرانشی انگار یک “حس” به حواس ما اضافه می‌کند. ما همیشه قادر بوده‌ایم با چشم یا تلسکوپ کائنات را ببینیم اما اکنون برای اولین‌بار می‌توانیم صدای آن را نیز بشنویم. امواج گرانشی “صدای فضا” هستند. آنچه تا به حال شنیده‌ایم صداهایی بوده‌اند در لبه مرز شنیدن. کسی نمی‌داند ارکستر کائنات چه صدایی دارد اما با بهترشدن حساسیت حسگرهایمان، امیدواریم چیزهایی را کشف کنیم که حتی کسی خوابش را هم ندیده است.

درباره نویسنده: مارکوس چٌن اخترشناس رادیویی موسسه فناوری کالیفرنیا در پاسادنا بوده و اکنون به عنوان نویسنده و کارشناس علمی فعالیت می‌کند. او چندین کتاب در فیزیک نظری نوشته که آخرین آن -ظهور گرانش- برنده جایزه بهترین کتاب علمی سال ۲۰۱۷ نشریه ساندی تایمز شده است. او در برنامه‌های متعدد تلویزیونی و رادیویی شرکت داشته و برای تولید اپلیکیشن منظومه‌شمسی برای آی‌پد برنده جایزه نوآوری شده است.

منابع بیشتر: BBC , BBC , BBC