اتساع زمان و تاثیر سفر های زمان درباره سن فضانوردان چیست؟

 

فضانوردان

در این مطلب در خصوص مفهوم اتساع زمان و تاثیر سفر های فضایی بر سن فضانوردان خواهیم گفت با ما در ادامه ی این مطلب همراه باشید.

«اتساع زمان» (Time Dilation) زمانی اتفاق می افتد که گذر زمان در فضا کندتر از زمین رخ می دهد. اما گستردگی تاثیرات این مفهوم چقدر است؟ اگر سفری دوطرفه به سیاره ای نزدیک (مثلا در فاصله ۱۰ تا ۵۰ سال نوری) ترتیب دهیم، اتساع زمان چه تاثیری روی سن فضانورد و ساکنین زمین می گذارد؟

فضانوردی را تصور کنید که برادر دوقلویی دارد و با راکتی پرسرعت به ماموریت فضایی اعزام می شود. او پس از بازگشت به زمین متوجه می شود برادرش از او پیرتر شده است

معنی اتساع زمان به تئوری نسبیت خاص اینشتین بازگشته و در مورد تاثیر سفرهای پرسرعت فضایی روی گذر زمان است. طبق این مفهوم، هر چه با سرعت بیشتری در فضای سه بعدی حرکت کنیم، حرکت در بعد چهارم (یعنی زمان) نسبت به جسم دیگر کمتر می شود.

به همین علت است که زمان برای برادران دوقلویی کهدر اوایل مطلب بیان کردیم، به شکل متفاوتی گذر می کند. عقربه های ساعت درون فضاپیما کندتر از ساعت های زمینی حرکت می کنند و اگر بتوانیم نزدیک به سرعت نور حرکت کنیم، تاثیرات کندتر شدن زمان هم بیشتر خواهند شد.

برخلاف پارادوکس دوقلو (Twin Paradox)، اتساع زمان یک آزمایش فکری یا فرضیه نبوده و واقعی است. در آزمایش هیفل-کیتینگ (Hafele–Keating experiment) که سال ۱۹۷۱ انجام شد، دو ساعت اتمی درون دو هواپیما که خلاف جهت یکدیگر سفر می کردند، گذاشته شدند.

حرکت نسبی هواپیماها سبب ایجاد اختلاف زمانی در ساعت ها شد. مفهوم اتساع زمان در آزمایشات فیزیکی دیگری هم ثابت شده است؛ به عنوان مثال ذرات بنیادی میون (Moun) در صورتی که با سرعت بالایی حرکت کنند، دیرتر از بین می روند.

در نتیجه فضانوردی که با سرعت های نسبیت گرایانه از فضا باز می گردد، نسبت به دوستانی که همسن و سال او هستند جوان تر خواهد بود. منظور از سرعت های نسبیت گرایانه، سرعت هایی هستند که حداقل یک دهم سرعت نور بوده و اثرات نسبیت در آنها بروز می کنند.

اینکه فضانورد دقیقا چقدر جوان تر خواهد بود به سرعت و شتاب فضاپیما بستگی دارد؛ بنابراین نمی توان به این سؤال پاسخی قطعی داد. ولی اگر فضانورد بخواهد به سیاره ای در ۱۰ الی ۵۰ سال نوری دورتر از زمین سفر کرده و پیش از مرگ به دلیل کهولت سن به زمین بازگردد، باید تقریباً با سرعت نور حرکت کند.

لازم به ذکر است که اتساع زمان پیامد اثرات گرانشی است. همانطور که در فیلم «میان ستاره ای» دیدیم، نزدیک شدن به سیاه چاله سبب کندتر شدن قابل ملاحظه زمان در سیارات دیگر می شود. به عنوان مثال یک ساعت بر روی سیاره نزدیک به سیاه چاله برابر با هفت سال زمینی بود.

این تصویر از اتساع زمان نیز واقعیت داشته و به تئوری نسبیت عام اینشتین برمیگردد. بر اساس این تئوری، گرانش می تواند با خم کردن فضا-زمان، زمان را هم خم کند. به همین علت هر چه ساعت به منبع گرانش نزدیکتر باشد، زمان هم کندتر خواهد شد و هر چه دورتر از منبع جاذبه قرار گیرد، زمان سریع تر گذر خواهد کرد.

جهت چرخش کهکشان‌ها به جرم آنها بستگی دارد


بیگ بنگ: اخترشناسان چرخش ۱۴۱۸ کهکشان را اندازه‌گیری کردند و دریافتند که احتمالاً محور چرخش کهکشان‌های کوچک نسبت به کهکشان‌های بزرگ متفاوت است. این چرخش‌ها نسبت به نزدیک‌ترین رشتۀ کیهانی هر کهکشان اندازه‌گیری شده است.

image e Cosmic Filaments
این تصویر شبیه‌سازی‌ای است که بخشی از جهان را در گسترده‌ترین مقیاس ِ خود نشان می‌دهد؛ شبکه‌ای از رشته‌های کیهانی، شبکۀ مشبکی از ماده را تشکیل می‌دهد و حفره‌های وسیعی را محصور می‌کند.

به گزارش بیگ بنگ، رشته‌های کیهانی، ساختارهای ریسمان‌مانند عظیمی هستند که مقادیر زیادی ماده از جمله کهکشان‌ها، گاز و مادۀ تاریک، را تشکیل می‌دهند. طول رشته‌های کیهانی می‌تواند تا ۵۰۰ میلیون سال نوری اما عرض آنها فقط تا ۲۰ میلیون سال نوری باشد. رشته‌های کیهانی، در بزرگ‌ترین مقیاس خود، جهان را به شبکه گرانشیِ بزرگی که با حفره‌های ماده تاریک پراکنده شده، تقسیم می‌کنند.

دکتر شارلوت ولکر، محقق دانشگاه مک‌مستر، مرکز عالی اخترفیزیک در سه بعد(ASTRO 3D) ARC و ICRAR، بیان داشت: «رشته‌های کیهانی، بزرگراه مهاجرت کهکشانی هستند؛ در این مسیر بسیاری از کهکشان‌ها با یکدیگر برخورد می‌کنند و در هم ادغام می‌شوند.»

دکتر ولکر و همکارانش با استفاده از داده‌هایی که توسط طیف‌سنج میدان‌ انتگرالی چندمنظورۀ Sydney-AAO (SAMI) در تلسکوپ آنگلو-استرالیایی گردآوری شده بود، هر یک از کهکشان‌های مورد نظر را مطالعه کردند و چرخش آن نسبت به نزدیک‌ترین رشته را اندازه‌گیری کردند. آنها دریافتند کهکشان‌های کوچک‌تر در راستای مستقیمی با رشته‌ها می‌چرخند، در حالی که کهکشان‌های بزرگ‌تر با زاویۀ قائم می‌چرخند.

Galaxy Rotation Illustration xوقتی کهکشان‌ها، که توسط نیروی گرانش به سمت رشته‌ها کشیده می‌شوند، با هم برخورد می‌کنند و در هم ادغام می‌شوند و در نتیجه جرم آنها افزایش می‌یابد، همراستایی از چرخش در راستای مستقیم به چرخش با زاویۀ قائم تغییر می‌کند. دکتر ولکر گفت: «این حرکت می‌تواند ناگهانی باشد. تنها چیزی است که به آن نیاز است، ادغام با کهکشانی دیگر می‌باشد.»

دکتر اسکات کروم، محقق اصلیِ ASTRO 3D از دانشگاه سیدنی، گفت: «این نتایج، ساختار ِ پیچیدۀ جهان را روشن‌تر می‌سازد. تقریباً تمام کهکشان‌ها می‌چرخند و این چرخش برای شکل‌گیری کهکشان‌ها بنیادی است. بعنوان مثال، اکثر کهکشان‌ها دیسک‌های چرخانِ مسطحی دارند، مانند کهکشان راه‌شیری. نتایج ما به محققان کمک می‌کند تا پی ببرند که چگونه آن چرخش ِ کیهانی در طول زمان ایجاد می‌شود.»

«به هر حال، کهکشان راه‌‌شیری چرخشی دارد که با نزدیک‌ترین رشتۀ کیهانی آن به خوبی همراستا و همتراز شده است، اما این کهکشان به گروهی از کهکشان‌ها با اندازۀ متوسط تعلق دارد که تمایل چندانی به چرخش عمودی یا موازی ندارند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در ماهنامه انجمن نجوم سلطنتی منتشر شده است.

ترجمه: زهرا جهانبانی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

کشف سیاره‌ای غول‌پیکر در اطراف یک کوتوله سفید


بیگ بنگ: پژوهشگران سازمان فضایی اروپا برای نخستین‌بار یک سیاره غول‌پیکر شبه نپتون را در اطراف یک ستاره کوتوله سفید مشاهده کردند. این نخستین شواهد از وجود سیاره‌ای است که به دور یک ستارۀ کوتوله سفید ِ مرده گردش می کند.

lossy page px Artistus sense of a WDJ system.tifاین کوتوله سفید ۲۰۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. اندازۀ سیارۀ در حال چرخش به دورش نیز چهار برابر کوتوله سفید است و پژوهشگران می‌گویند این سیاره غول‌پیکر هر ۱۰ روز یکبار به دور این ستاره میچرخد و پس از هر بار چرخش نیز این ستاره، دنباله‌ای از گاز متشکل از هیدروژن، اکسیژن و گوگرد منتشر می‌کند.

این کشف توسط اخترشناسان دانشکده فیزیک “دانشگاه وارویک” انجام شده و این ستاره کوتوله سفید WDJ۱۹۱۴ ۱۹۱۴ نام دارد و توسط “تلسکوپ نقشه‌برداری آسمانی دیجیتال اسلون”(Sloan Digital Sky Survey) شناسایی شده است. اخترشناسان دانشگاه وارویک برای شناسایی عناصر موجود در اطراف ستاره ، تغییرات ظریف در نور ساطع شده از سیستم را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند.

dwarfمحققان پس از تجزیه و تحلیل متوجه حضور بسیار کمی هیدروژن، اکسیژن و گوگرد در آن اطراف شدند. آنها با استفاده از تلسکوپ “وی‌ال‌تی” رصدخانه جنوبی اروپا در شیلی دریافتند که شکل گازها نشانگرهای معمولی حلقه گاز است. دکتر “بوریس گان سیک”(Boris Gaensicke) نویسنده ارشد این مطالعه از دانشگاه وارویک گفت: در ابتدا، ما فکر کردیم که این یک ستاره دوگانه با یک قرص برافزایشی است. با این حال، مشاهدات ما نشان می دهد که این یک کوتوله سفید با یک قرص در اطراف آن است که تقریبا ۱۰ برابر اندازه خورشید ما است و فقط از هیدروژن، اکسیژن و گوگرد ساخته شده است. چنین سیستمی قبلاً دیده نشده است.

وقتی سوخت ستاره‌های خورشید مانند به اتمام می رسد، ستاره کم‌کم متورم شده و با تبدیل به غول سرخ، صدها بار بزرگ‌تر شده و سیاره‌های نزدیکش را می‌بلعد. در منظومه‌شمسی ما و چیزی در حدود ۵ میلیارد سال بعد این اتفاق رخ می دهد و سیارات عطارد، ناهید و حتی زمین در خورشید فرو رفته و بلعیده خواهند شد. در پایان، ستارگان خورشید مانند لایه‌های بیرونی خود را از دست داده و تنها یک هستۀ سرد بنام «کوتوله‌ سفید» باقی می ماند.

اما بعد از این رخدادها نیز این ستاره‌‌ها هنوز هم می‌توانند میزبان سیارات ِ خود باشند. پژوهشگران احتمال می‌دهند که این سیاره پس از تبدیل شدن ستاره مادر این منظومه به یک کوتوله سفید و در اثر برهم‌کنش‌های گرانشی به نزدیکی این ستاره نقل مکان کرده است. جالب است دانشمندان تا به امروز هیچ نشانه‌ای از یک سیارۀ غول‌پیکر که در اطراف ِ یک کوتوله‌ سفید به جامانده باشد، نیافته بودند. کشف چنین سیاره‌ای در اطراف ِ WDJ۱۹۱۴ ۱۹۱۴ شاید نخستین نمونه از این دست باشد.

کوتوله‌های سفید، که تعدادشان در کهکشان ما نسبتا زیاد است، آخرین مرحله تکامل بسیاری از ستاره‌ها هستند. در حالی که برخی از ستارگان پرجرم ممکن است به هنگام مرگ، به اجرامی شگفت‌آور و غیرعادی تبدیل شوند، ستاره‌هایی که جرمشان تقریبا معادل جرم خورشید یا کمتر از آن است، محتملا همگی به «کوتوله سفید» تبدیل می‌شوند. این اصطلاح برای توصیف مرحله‌ای از تکامل ستاره‌ای به کار می‌رود که ستاره پس از تبدیل شدن به غول سرخ، در آن مرحله از انقباض باز می‌ایستد. در مرحلۀ کوتوله سفید، مادۀ ستاره‌ای فشرده می شود و به جسم کم نور، با اندازه‌ای بسیار کوچک(به اندازۀ زمین) تبدیل می‌شود. از آنجا که ستاره دیگر هیچ منبعی برای تولید انرژی ندارد، سرد می‌شود. یافته‌های این مطالعه در نشریۀ Nature منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منابع بیشتر: universetoday.com , scitechdaily.com

احتمال وجود سیارات در اطراف سیاهچاله‌ها


بیگ بنگ: برخی دانشمندان با این پیش‌‌فرض رایج مخالفت کرده‌اند که سیاره‌ها حتما به دور ستاره‌هایی مثل خورشید می‌چرخند. آنها این احتمال را پیشنهاد دادند که شاید هزاران سیاره به دور یک سیاهچاله‌های غول‌پیکر نیز در حال چرخش باشند.

Artist Impression Planets Orbiting Black Holeبه گزارش بیگ بنگ، «کیچی وادا» استاد دانشگاه کاگوشیما که بر روی هسته‌های کهکشانی فعال (اجرام درخشانی که انرژی‌شان را از سیاهچاله تامین می‌کنند) تحقیق می‌کند، اظهار داشت: «اگر شرایط مناسبی حاکم باشد، امکان شکل‌گیری سیاره‌ها حتی در شرایط نامساعد و ناگوار وجود دارد؛ مثلا در اطراف سیاهچاله‌ها. شاید یک سری سامانه سیاره‌ای با مقیاس شگفت‌انگیز در اطراف ِ سیاهچاله‌ها وجود داشته باشند.»

بر اساس جدیدترین نظریه‌، سیاره‌ها از دانه‌های گردوغبارِ موجود در دیسک پیش‌سیاره‌ای به وجود می آیند که در اطراف ستاره‌های جوان هستند. اما ستاره‌های جوان تنها اجرامی نیستند که حاوی دیسک‌های گردوغبار هستند. محققان در رویکردی نوین بر روی دیسک‌های سنگین در اطراف سیاهچاله‌های غول‌پیکر در هستۀ کهکشان‌ها تمرکز کردند.

«من خمیازۀ کیهان ِ تاریک را دیده‌ام»، جایی که سیارات تاریک

بدون هدف یا دانش یا درخشش یا اسم، گردش می‌کنند.»

H.P. Lovecraft, Nemesis

«ایچیرو کوکوبو» استاد و محقق در رصدخانه ملی اخترشناسی ژاپن که در مورد فرایندهای پیدایش سیاره‌ها مطالعه می‌کند، گفت: «محاسبات ما نشان میدهد که ده‌ها هزار سیاره با جرمی ۱۰ برابرِ جرم زمین می‌توانند در فاصلۀ ۱۰ سال نوری از یک سیاهچاله به وجود آیند. شاید یک سری سامانه سیاره‌ای با مقیاس شگفت‌انگیز در اطراف ِ سیاهچاله‌ها وجود داشته باشند.»

برخی از سیاهچاله‌ها دارای مقادیر قابل توجهی ماده در اطرف‌شان هستند که به شکل دیسک ِ چگال و سنگین دیده می‌شود. دیسک می‌تواند تا صد هزار برابرِ جرم خورشید، در خود گردوغبار داشته باشد. این مقدار، یک میلیارد برابرِ جرم گردوغبارِ یک دیسک پیش‌سیاره‌ای است. در منطقه‌ای با دمای پایین در دیسک پیش‌سیاره‌ای، دانه‌های گردوغبار با ذرات یخ به یکدیگر وصل می‌شوند و دانه‌های کُرکی و پشمالو به وجود می‌آورند.

دیسکِ پیرامون سیاهچاله به قدری چگال است که تابش شدید از منطقه مرکزی آن مسدود شده و مناطقی با دمای پایین شکل می‌گیرند. محققان نظریه سیاره‌زایی را به دیسک‌های هسته‌ای اِعمال کردند و دریافتند که سیاره‌ها می‌توانند در چند صد میلیون سال به وجود بیایند. در حال حاضر، هیچ روشی برای شناسایی این سیاره‌ها در اطراف سیاهچاله‌ها وجود ندارد. با این حال، محققان امیدوارند این مطالعه بتواند در آینده‌ای نزدیک، موجب ِ پیشرفت حوزۀ اخترشناسی گردد. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Astrophysical منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

نمایی از سحابی دَمبل


بیگ بنگ: آیا این چیزی است که از خورشید ما باقی خواهد ماند؟ احتمالش وجود دارد. اولین نشانه از آیندۀ خورشید بصورت تصادفی در سال ۱۷۶۴ کشف شد. در آن زمان، “شارل مسیه” در حال جمع‌آوری فهرستی از اشیاء پراکندۀ مجزا از دنباله‌دارها بود.

M Mazlinبیست و هفتمین شی در فهرست مسیه که اکنون بعنوان M27 یا سحابی دَمبل شناخته می‌شود در واقع یک سحابی سیاره‌نما است، همان نوع سحابی که خورشید ما پس از توقف انفجارات هسته‌ای‌اش به آن تبدیل می‌شود. مسیه ۲۷ یکی از درخشان‌ترین سحابی‌های سیاره‌نما است و با دوربین دوچشمی به سمت ِ صورت‌فلکی روباه رویت می‌شود. نور رنگی ناشی از هیدروژن و اکسیژن این سحابی هزار سال طول می‌کشد تا به ما برسد. درک فیزیک و اهمیت مسیه ۲۷ فراتر از علم قرن هجدهم بود. حتی امروزه چیزهای زیادی دربارۀ ساختار دوقطبی اسرارآمیز این سحابی مانده است. در واقع ستارۀ کوتوله سفید و کم جرم ِ این سحابی لایه‌های گازی‌اش را به بیرون پرتاب کرده و پرتو ایکس از خود بجا می‌گذارد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

ماموریت‌های شگفت‌انگیر ناسا برای کاوش در سیارات


بیگ بنگ: مریخ فوق‌العاده است. این سیاره مملو از صخره‌های بزرگ است و غروب‌های آبی رنگ ِ زیبایی دارد. اما انکار نمی‌کنیم که مریخ بیشتر از بقیه‌ی سیارات مورد توجه قرار گرفته است. سیارات دیگر منظومه‌شمسی نیز اسرار خاص خود را دارند؛ به همین منظور بتازگی ناسا مطالعات مفهومی‌اش را بر روی مأموریت‌های سیاره‌ای بودجه‌بندی کرده تا ببیند در آیندۀ نزدیک سفر به کدام سیاره بهتر است.

neptune headerبه گزارش بیگ بنگ، شورای ملی پژوهش ایالات متحده آمریکا هر ۱۰ سال مسائل کلیدی و پیشنهادات ِ مهم در زمینۀ علوم سیاره‌ای را برای دهۀ آینده مطرح می‌کند، بررسی آتی محققان در سال ۲۰۲۳ منتشر می‌شود. تمام این مطالعات ِ مفهومی به مأموریت‌ تبدیل نمی‌شوند، در نتیجه تمام مأموریت‌های انتخابی به طور کامل توسعه پیدا نمی‌کنند. مثلأ یک مأموریت مفهومی به مریخ که در بررسی سال ۲۰۱۳ مطرح شده بود، اکنون لغو شده است.

اما مأموریت به شدت هیجان‌انگیزِ کلیپر به مقصد اروپا قمر مشتری که در حال حاضر در دست توسعه است، بخشی از همان بررسی بود. در حال حاضر برنامه‌ریزی شده تا این مأموریت در دهۀ ۲۰۲۰ آغاز شود. در حالیکه چکیده‌هایی از مقالات که قرار است در بررسی سال ۲۰۲۳ درج شوند شامل مأموریت‌های مریخ و ماه هستند، چکیده‌های دیگری نیز وجود دارد که چیزی فراتر از هیجان را به ما القا می‌کنند.

سرس

“سرس” که در کمربند سیارکی قرار دارد در مداری بین مریخ و مشتری به دور خورشید می‌چرخد. سرس با قطر ۹۴۵ کیلومتر بعنوان بزرگترین سیارک و هم بعنوان تنها سیارۀ کوتوله شناخته می‌شود. همچنین سرس مملو از آب است، هم به شکل یخ و هم به شکل گل‌آلود. بخار آب در سرس ردیابی شده و یک کوه عجیب و غریب در این سیارۀ کوتوله وجود دارد که به نظر آتشفشانی است که گل و لای نمکی را به بیرون پرتاب می‌کند.

ceresمدارگرد سپیده‌دم بیش از سه سال مشغول مشاهده سرس بود؛ اما به گفتۀ دانشمند سیاره‌ای “جولیو کاستیلو” از آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا و همکارانش، هنوز چیزهای بیشتری را باید کشف کنیم. آنها چنین نوشتند که هنوز سئوالات زیادی باقی است که با استفاده از داده‌های فضاپیمای سپیده‌دم نمی‌توان به آنها پاسخ داد – مثلأ آیا سرس قابل‌سکونت بوده یا می‌تواند باشد.

آنها گفتند: «آیا سرس بین مدارهای سیارات غول‌آسا یا در کمربند کویپر شکل گرفته؟» در میان پرسش‌های دیگر، ترکیب‌بندی پوستۀ بالایی سرس، ماهیت چرخه‌ی فرار و ستون‌های بخار، شرایط زیست‌محیطی اقیانوس اولیه‌اش و … مورد سئوال واقع شده‌اند. با یک مدارگرد دیگر و یک یا چند کاوشگر – از جمله یک مأموریت احتمالیِ بازگشت نمونه –می‌توانیم به این سئوالات پاسخ دهیم و بفهمیم که آیا سرس تا بحال میزبان حیات بوده یا می‌تواند قابل‌سکونت باشد یا خیر.

سیاره ناهید

سیاره ناهید یک کابوس مرگ است. حداقل سطح آن اینگونه است. فشار جوی آن حدود ۹۰ برابر فشار ِ جوی زمین است، دمای سطح آن به طور میانگین ۴۶۲ درجه سلسیوس است و در ابرهای سولفوریک اسید و دی‌اکسیدکربن‌ غرق شده است. سعی کردیم کاوشگران را پایین بیاوریم اما کار بخوبی پیش نرفت.

venusاما سئوالات بسیار زیادی داریم. سیاره ناهید از لحاظ اندازه و ترکیب‌بندی بسیار نزدیک به زمین است – و دانشمندان سیاره‌ای سعی دارند بفهمند که چرا زمین برای حیات تا این حد خوب است و ناهید اینگونه نیست. حتی شواهد نشان می‌دهد این دو سیاره زمانی شبیه هم بودند. بنابراین، زمین‌شناس سیاره‌ای “مارتا گیلمور” از دانشگاه وسلیان و همکارانش، قصد دارند یک مأموریت پرچمدار را برای کشف تفاوت سیاره ناهید طراحی کنند.

آنها در چکیدۀ مقاله‌شان نوشتند: «اهداف علمی این مأموریت عبارتند از ۱) کشف تاریخچه‌ مواد فرار و آب مایع بر روی ناهید و تعیین قابلیت‌سکونت در ناهید؛ ۲) ترکیب‌بندی و تاریخچۀ اقلیمی سطح ناهید و بررسی سطح و جو ِ کنونی این سیاره ۳) تاریخچۀ خاک‌شناسی ناهید و فعال بودن کنونی آن». اگر بتوانیم بفهمیم که ناهید چگونه به این روز درآمده، آنگاه اطلاعات زیادی دربارۀ آیندۀ سیاره‌ خودمان نیز بدست می‌آوریم. اما نباید طرح ِ شهر بالونی معلق ناسا بر فراز ناهید را فراموش کنیم. الو؟ ناسا؟

انسلادوس

اروپا قبلأ پوشش داده شده، اما یک قمر یخی غول‌آسای دیگر در منظومه‌شمسی وجود دارد که اخترزیست‌شناسان با هیجان به دنبال بررسی آن هستند – انسلادوس، قمر یخی زحل. در زیر پوستۀ یخی آن یک اقیانوس مایع وجود دارد. و در این اقیانوس، مولکول‌های آلی غنی از کربن و بزرگی قرار گرفته‌اند. دانشمند سیاره‌ای “شانون مک‌کنزی” از دانشگاه جانز هاپکینز و همکارانش قصد دارند یک کاوشگر به این قمر ارسال کنند تا اعماق ِ انسلادوس را بررسی و نمونه‌برداری کند و ببینند آیا میکروب‌هایی در دریچه‌های هیدروترمال زندگی می‌کنند یا خیر.

enceladusآنها در چکیدۀ مقاله‌شان نوشتند: «هدف ما این است تا مجموعه‌ای علمی ارائه دهیم که تضمین کند حتی عدم کشف حیات می‌تواند نتایج ِ معناداری ارائه دهد. با دسترسی مستقیم به نمونه‌های تازه و پتانسیل سکونت‌پذیری بالای اقیانوس‌های انسلادوس، محققان می‌توانند به سئوالات بنیادی حول محور حیات در مکان‌های دیگر منظومه‌شمسی پاسخ دهند.»

نپتون

به دلایلی، هرگز یک کاوشگر اختصاصی به سیارات خارجی منظومه‌شمسی نظیر نپتون و اورانوس ارسال نکرده‌ایم. این یک شکاف بزرگ در دانش ما نسبت به منظومه‌شمسی‌مان – و سیارات فراخورشیدی – است، با توجه به اینکه سیارات از نوعِ نپتون بسیار رایج هستند. به گفتۀ فیزیکدان سیاره‌ای “ابیگل ریمر” از دانشگاه جانز هاپکینز و همکارانش، این مسئله باید مد نظر قرار گیرد. آنها یک مأموریت پرچمدار در منطقۀ خارجی منظومه‌شمسی برای مطالعۀ نپتون و همچنین قمرش تریتون ترتیب دادند؛ تریتون تنها قمر در منظومه‌شمسی است که خلاق جهت ِ چرخش سیاره‌اش به دور آن می‌چرخد.

neptune insetآنها در چکیدۀ مقاله‌شان نوشتند: «غول‌های یخی درک ما از شکل‌گیری سیارات، تکامل و فیزیکشان را به چالش می‌کشد. برای مثال، مدل‌ها حاکی از آنند که این نوع سیارات یک پنجرۀ زمانی کوچک برای شکل‌گیری دارند اما اگر شکل‌گیری آنها مستلزم چنین زمانبندی خاصی است، چرا تا این حد رایج هستند؟»

به علاوه، شاهدات ِ کاوشگر ویجر ۲ نشان می‌دهد که تریتون می‌تواند یک قمر اقیانوس‌دار باشد. مشاهدۀ فعالیت آن می‌تواند اطلاعاتی دربارۀ ترکیب‌ ِ درونی و تاریخچه آن ارائه دهد؛ به نظر می‌رسد مأموریت به این منطقه گزینۀ مناسبی است. منظومه‌شمسی واقعأ بزرگ و پهناور است و چیزهای زیادی برای دیدن و یادگیری دارد. در یک جهان ایده‌آل، می‌توانیم تمام کاوشگرها را برای بررسی بیشتر ارسال کنیم؛ شاید یک روز این کار را انجام دهیم. جزئیات بیشتر این پژوهش را در اینجا بخوانید.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

ماموریت جدید برای کشف حیات در گذشتۀ مریخ


بیگ بنگ: “سازمان فضایی اروپا” برای یافتن شواهدی از میکروب‌های فسیلی در سیاره مریخ به سازمان فضایی آمریکا (ناسا) ملحق شد؛ قرار است در این ماموریت جسورانه سنگ‌هایی از مریخ به زمین ارسال شود.

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایرنا، مهندسان قصد دارند در این ماموریت که یکی از پیچیده‌ترین ماموریت‌های رباتیک فضایی محسوب می‌شود، سنگ‌هایی را از مریخ جمع‌آوری کرده و نمونه‌هایی از آن را به زمین ارسال کنند. این طرح که توسط “ناسا” و “سازمان فضایی اروپا” در حال ِ انجام است، در برگیرنده کاوشگرهای رباتیکی خواهد بود که در مریخ به دنبال صخره‌هایی خواهند بود که حاوی شواهدی از حیات در گذشتۀ این سیاره باشند.

این نمونه‌ها که به واسطه انفجار یک راکت آمریکایی در مدار اطراف مریخ رها می‌شوند، توسط یک سفینه رباتیک بدون سرنشین گرفته شده و به کمک چتر نجات در بیابان «یوتا» در آمریکا فرود می‌آیند. در این ماموریت ۵۰۰ گرم از سنگ و خاک مریخ در اختیار محققان سراسر جهان قرار می‌گیرد. ناسا بتازگی این ماموریت را که میلیاردها پوند هزینه خواهد داشت تایید کرده و کشورهای عضو سازمان فضایی اروپا نیز هفته جاری در «سویل» در اسپانیا ملاقات خواهند کرد تا برای پشتیبانی از این ماموریت تصمیم‌گیری کنند.

این ماموریت «بازگرداندن نمونه از مریخ» نام گرفته و هدف اصلی آن بازگردادن نیم کیلوگرم از سنگ‌های این سیاره به زمین است. البته اجرای این طرح بیش از یک دهه طول می‌کشد اما محققان معتقدند این تلاش ارزشمند است و فرصت خوبی برای تحلیل عمیق صخره‌های بخش‌هایی از سیاره مریخ را فراهم می‌کند. آن‌ها می‌خواهند با این بررسی‌ها وجود حیات در گذشتۀ مریخ را بررسی نمایند.

این مأموریت با استفاده از مریخ‌نورد ناسا ۲۰۲۰ آغاز خواهد شد که قرار است در اوایل سال ۲۰۲۱ در دهانه Jezero در منطقه بزرگ «سرتیس» (Syrtis) مریخ فرود بیاید. مریخ‌نورد ۲۰۲۰ نمونه‌های خاک را جمع‌آوری می‌کند، آن‌ها را در لوله‌های فلزی کوچک قرار داده و سپس آن‌ها را مهر و موم کرده و در مکان‌های مشخص شده‌ای در سطح مریخ قرار می‌دهد.

سپس سفینه دوم که توسط سازمان فضایی اروپا ساخته شده، بر روی مریخ فرود می‌آید و این مکان‌ها را می‌گردد و نمونه‌های یاد شده را در یک قوطی به اندازۀ توپ فوتبال، قرار می‌دهد. این قوطی سپس به یک راکت آمریکایی منتقل شده که در مدار اطراف مریخ منفجر می‌شود. پس از انفجار یک سفینه فضایی رباتیک که «مدارگرد بازگشت به زمین» نام دارد و اطراف مریخ گشت می‌زند، این قوطی را می‌گیرد و به زمین باز می‌گرداند و در نهایت این سفینه در بیابان یوتا واقع در آمریکا فرود می‌آید.

«برایان مویرهد» مدیر برنامه‌ریزی این طرح در آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا در کالیفرنیا گفت: «این ماموریت به اندازۀ ارسال انسان به ماه پیچیده است. دانشمندان قصد دارند با استفاده از صخره‌ها سرنخ‌هایی از حیات در مریخ را بررسی کنند.» علاوه براین، محققان می‌توانند درباره شرایط محیطی سیاره در گذشته نیز اطلاعاتی به دست بیاورند. برخی دانشمندان معتقدند مریخ قبلا اتمسفری با چگالی بیشتر داشته و مانند زمین روی سطح آن آب مایع جریان داشته است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: theguardian.com

معرفی کتاب: بدن هرگز دروغ نمی‌گوید


بیگ بنگ: آلیس میلر، روانشناسی که شهرت جهانی دارد، با تحلیل تجارب بیمارانش و سرگذشت شخصیت‌های سرشناسی مثل ویرجینیا وولف و فرانتس کافکا و مارسل پروست، در این کتاب نشان می‌دهد چطور تحقیر و سرخوردگی و خشم فروخورده در دوران کودکی، خود را در بزرگسالی بروز می‌دهد؛ با بیماری‌هایی مانند سرطان، سکته و دیگر ناخوشی‌ها.

bookنام اصلی: The Body Never Lies
نوشته: آلیس میلر
ترجمه: امید سهرابی نیک
ناشر: فرهنگ نشر نو
موضوع: روانشناسی
چاپ اول: ۱۳۹۸
تعداد صفحه:۲۳۰

دانلود خلاصه کتاب

نویسنده در مقدمه کتاب نوشته: دغدغه‌ی اصلی من در کتاب حاضر، بررسی تأثیراتی است که انکار هیجانات قوی و واقعی روی بدن ما می‌گذارد. چنین انکاری، بیش‌تر به نام اصول اخلاقی و دینی بر ما تحمیل می‌شود. طبق دانش و تجربه شخصی من از روان‌درمانی، و نیز روایت‌هایی که از افراد زیادی شنیده‌ام، افرادی که در کودکی آزار دیده‌اند تنها زمانی می‌توانند فرمان چهارم از ده فرمان را انجام دهند که از احساسات واقعی خود فاصله بگیرند و آن‌ها را به‌شدت سرکوب کنند. این افراد نمی‌توانند پدر و مادر خود را دوست داشته باشند. به آن‌ها احترام بگذارند، زیرا هنوز ناخودآگاه از آن‌ها می‌ترسند؛ آن‌ها هرقدر هم تلاش کنند نمی‌توانند رابطه‌ای راحت و مطمئن با والدین خود برقرار کنند.

در عوض، رابطه‌ای که به وجود می‌آید، نوعی وابستگی بیمارگونه، یعنی مخلوطی از ترس و اطاعت از سر وظیفه است که به هیچ‌وجه نمی‌توان آن را عشق یا دوست داشتن نامید. من این را فریبکاری و تظاهر می‌نامم. افرادی هم که در کودکی آزار دیده‌اند، در تمام عمر انتظار می‌کشند که بالاخره روزی عشقی را که از آن‌ها دریغ شده، دریافت کنند. چنین انتظاری، وابستگی آن‌ها را به پدر و مادر تشدید می‌کند. این وابستگی همان چیزی است که در اعتقادات دینی از آن با نام عشق یاد می‌شود و به عنوان فضیلت، ستایش می‌شود. متأسفانه چون هنوز بیش‌تر مردم زیر سیطره‌ی اصول اخلاقی سنتی قرار دارند، در بیش‌تر روش‌های درمانی نیز این وابستگی ستوده می‌شود. افراد ناچارند برای این اصول اخلاقی بهایی بپردازند و این بها را بدن می‌پردازد.

افرادی که باور دارند تنها باید چیزهای مجاز را درک کنند و مدام تمام تلاش خود را به کار می‌گیرند تا چیزهای ممنوع را درک نکنند، در نهایت بیمار می‌شوند – و گرنه، هیجاناتی را که خود از پذیرشش سر باز زده‌اند، به فرزندانشان منتقل می‌کنند و در نتیجه، فرزندانشان مجبور به پرداخت بهای آن می‌شوند. این کتاب پرده از یک قانون روان-زیست شناختی برمی‌دارد که مدعاهای دینی و اخلاقی مدت‌های مدید آن را پنهان نگه داشته است.

قسمت نخست کتاب نشان می‌دهد که این قانون چگونه زندگی و حرفه‌ی شماری از نویسندگان و شخصیت‌های مشهور را تحت تأثیر قرار داده است. بخش‌های بعدی، روش‌هایی برای برقراری ارتباط اصیل ارائه می‌دهد که می‌تواند به چرخه‌ی خطرناک خودفریبی پایان دهد و فرد را از تحمل رنج‌های جسمی رها کند.

فهرست مطالب:

بخش نخست: گفتن و پنهان کردن

۱-هراس از پدر و مادر و تاثیرات مصیبت‌بار آن
داستایفسکی، چخوف، کافکا، نیچه
۲-مبارزه برای رهایی در داستان‌ها و فریادهای ناشنیدۀ بدن
فردریش فون شیلر
۳-خیانت حافظه
ویرجینیا وولف
۴-نفرت از خود و عشق ارضا نشده
آرتور رمبو
۵-کودک زندانی و ضرورت انکار درد
یوکیو میشیما
۶-عشف خفه‌کننده مادر
مارسل پروست
۷-استاد ماهر در تفکیک احساسات
جیمز جویس

بخش دوم: اخلاق سنتی در درمان و دانش بدن

۸-آشنایی کودکان با خشونت
۹-چرخ و فلک احساسات
۱۰-بدن، نگهبان واقعیت
۱۱-می توانم بگویم؟
واقعیت را احساس نکن، آن را بکش
۱۳-مواد مخدر و فریفتن بدن
۱۴- حق آگاهی
۱۵-فریب عشق را می کشد

بخش سوم: بی‌اشتهایی: میل برای ارتباط اصیل

۱۶-خاطرات ساختگی آنیتا فینک

لینک خرید کتاب

سایت علمی بیگ بنگ: bigbangpage.com

کشف شواهدی جدید از پنجمین نیروی طبیعت


بیگ بنگ: همه چیز در جهان ما توسط چهار نیروی بنیادی کنترل می‌شود: گرانش، الکترومغناطیس، نیروی هسته‌ای ضعیف و نیروی هسته‌ای قوی. فیزیکدانان اکنون فعالیت‌ ِ پنجمین نیروی فیزیکی که از اتم هلیوم ناشی می‌شود را تشخیص داده‌اند.

x force heliumبه گزارش بیگ بنگ، این اولین‌باری نیست که محققان چنین ادعایی را مطرح می‌کنند. چند سال پیش، محققان در فروپاشی یک ایزوتوپ برلیم چنین چیزی را مشاهده کرده بودند. اکنون همان تیم تحقیقاتی دومین نمونه از یک نیروی اسرارآمیز – و ذره‌ی حامل آن به نام X17 – را مشاهده کرده است. اگر این کشف تأیید شود، نه تنها شناختِ بیشترِ X17 باعث درک بهتر نیروهای حاکم در جهان می‌شود، بلکه به دانشمندان کمک می‌کند تا مسئله‌ی “ماده تاریک” را برای همیشه حل کنند.

“آتیلا کراسناهورکی” و همکارانش از موسسه تحقیقات هسته‌ای مجارستان، پس از تحلیل طریقۀ انتشار نور در هنگام فروپاشی یک اتم برلیم-۸ برانگیخته شده در سال ۲۰۱۶ یک چیز عجیب و غریب را مشاهده کردند. اگر این نور به اندازۀ کافی پرانرژی باشد به یک الکترون و یک پوزیترون تبدیل می‌شود که این دو در یک زاویه‌ی قابل‌پیش‌بینی از هم جدا می‌شوند.

بر اساس قانون پایستگی انرژی، اگر انرژی نور که دو ذرۀ فوق را تولید می‌کند افزایش یابد، آنگاه زاویۀ بین آنهااز لحاظ آماری  باید کاهش پیدا کند. اما نکتۀ عجیب این نیست، بلکه یک افزایش ِ غیرمنتظره در تعداد الکترون‌ها و پوزیترون‌هایی که در زاویه‌ی ۱۴۰ درجه از هم جدا شده بودند، مشاهد شد.

این مطالعه به اندازۀ کافی قوی بود و خیلی زود توجه محققان را در سراسر دنیا به خود جلب کرد؛ این محققان پیشنهاد دادند که یک ذره‌ی کاملأ جدید می‌تواند مسئول این ناهنجاری باشد. خصوصیات این ذره نشان می‌دهد که نمی‌تواند ذره‌ای قدیمی باشد و نوع کاملأ جدیدی از بوزون بنیادی است. این یک ادعای کوچک نیست و نیاز به بررسی بیشتری دارد. در حال حاضر چهار نیروی بنیادی می‌شناسیم و می‌دانیم که سه عدد از آنها دارای بوزون‌هایی هستند که پیام‌های جذب و دفع را حمل می‌کنند.

نیروی گرانش توسط یک ذرۀ فرضی به نام «گراویتون» حمل می‌شود اما دانشمندان هنوز آن را کشف نکرده‌اند. این بوزون ِ جدید به لطف جرم متمایزش (۱۷ مگاالکترون‌ولت یا حدود ۳۳ برابر جرم الکترون) و طول عمر کمش(تقریبأ ۱۰ تا ۱۴- ثانیه … اما برای لبخند زدن جلوی دوربین وقت کافی دارد) احتمالأ نمی‌تواند یکی از ذرات ِ حامل چهار نیروی شناخته شده باشد.

بنابراین، تمام علائم نشان می‌دهد که “بوزون” پنجمین نیروی جدید را حمل می‌کند. اما فیزیک خیلی زود جشن نمی‌گیرد. یافتن یک ذرۀ جدید همیشه خبر مهمی در فیزیک است و باید به شدت مورد ارزیابی و بررسی قرار بگیرد. نیازی به گفتن نیست که باید آزمایشات مکرری انجام شود.

خوشبختانه، تیم کرانساهورکی در سال‌های گذشت بیکار نماندند. آنها از آن زمان به بعد تمرکزشان را از بررسی فروپاشی برلیم-۸ به تغییر وضعیت هستۀ یک هلیومِ برانگیخته تغییر دادند. این محققان همانند کشفیات قبلی‌شان، جفت‌هایی از الکترون‌ها و پوزیترون‌هایی را یافتند که در یک زاویۀ خاص از هم جدا شده‌اند، زاویه‌ای که با مدل‌های پذیرفته شده هیچ انطباقی نداشت. این بار، این عدد به ۱۱۵ درجه نزدیکتر بود.

محققان محاسبه کردند که هستۀ هلیوم می‌تواند یک بوزون کوتاه‌مدت با جرم کمتر از ۱۷ مگاالکترون‌ولت نیز تولید کند. به بیان ساده‌تر، آنها این بوزون را X17 نامیدند. هنوز راه طولانی تا اعلام رسمی یک ذره در مدل‌های ماده باقی مانده است. در حالیکه آزمایش سال ۲۰۱۶ در مجله‌ی معتبر Physical Review Letters پذیرفته شد، این مطالعۀ جدید هنوز تحت بازبینی قرار دارد. می‌توانید یافته‌های این مطالعه را در arXiv بخوانید. این مقاله در این سایت آپلود شده تا بقیه در رشته‌های دیگر نیز آن را بررسی نمایند.

اما اگر این بوزون عجیب و غریب فقط یک توهم نباشد، این حقیقت که با نوترون‌ها فعل و انفعال دارد باعث می‌شود نتیجه‌گیری کنیم که باید نیرویی متفاوت با چهار نیروی بنیادی طبیعت نیز وجود داشته باشد. با توجه به اینکه «ماده تاریک» یکی از بزرگترین اسرار فیزیک امروز را تشکیل می‌دهد، یک ذرۀ بنیادی کاملأ جدید می‌تواند راه‌حلی برای پیوند ماده‌ای که می‌بینیم و ماده‌ای که نمی‌بینیم، فراهم کند.

جالب اینجاست آزمایشات زیادی در خصوص “ماده تاریک” به دنبال یک ذرۀ عجیب ۱۷ مگاولتی بوده‌اند. تاکنون، این آزمایشات هیچ چیزی یافت نکرده‌اند اما هنوز چیزهای زیادی برای بررسی وجود دارد و رد کردن این ادعا هنوز خیلی زود است. سازماندهی مجدد مدل استانداردِ فیزیک و ذرات آنها برای درج یک عضو جدید از خانواده یک تغییر بسیار عظیم خواهد بود. جزئیات بیشتر این پژوهش در سایت arXiv در دسترس است.

مترجم: سحر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

چند نوع سیاهچاله داریم؟


بیگ بنگ: پدیده­‌های اندکی در جهان ما وجود دارند که به نظر می­‌رسد بین خیال و واقعیت جا خوش کرده و در حال رفت ­و آمد هستند که نمونه بارز آن «سیاه­چاله» است. سیاهچاله‌ها با میدان گرانشی خارق‌العاده خود چنان تاثیرات حیرت‌انگیز و باور نکردنی را در فضا- زمان پیرامون خود ایجاد می‌کنند که هیچ چیز حتی نور هم نمی‌تواند از چنگال آنها بگریزد. سیاهچاله ناحیه‌ای از فضا-زمان است که جرم در آن فشرده شده است.

geeqJvC xبه گزارش بیگ بنگ، آلبرت اینشتین وجود سیاهچاله‌ها را کشف نکرد بلکه این نطریۀ نسبیت او بود که تشکیل سیاهچاله‌ها را پیش‌بینی می کرد. در واقع این کارل شوارتزشیلد بود که اولین‌بار با استفاده از نظریۀ انقلابی اینشتین نشان داد که سیاهچاله‌ها می‌توانند شکل بگیرند. او دقیقا در سال ۱۹۱۵ درست همان سال که اینشتین نظریه نسبیت عام را ارائه کرد به این موفقیت بزرگ دست پیدا نمود.

از کارهای انجام شده توسط شوارتزشیلد عبارتی بنام شعاع شوارتزشیلد ابداء گردید که در واقع یک مقیاس اندازه‌گیری بود از اینکه برای به وجود آوردن یک سیاهچاله چقدر نیاز است تا یک جسم را کوچک و فشرده نمود. مدت‌ها قبل از آن دانشمند انگلیسی جان میشل وجود “ستاره‌های سیاه” را بصورت اجرامی با چگالی و گرانش بسیار بالا که حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند، پیش‌بینی کرده بود. ولی در هر حال عنوان سیاهچاله در سال ۱۹۶۷ بصورت جهانی مورد پذیرش قرار گرفت.

ما در مورد مناطقی از فضا صحبت می‌کنیم که در آن ماده آنقدر به سبب تراکم فشرده شده است که تنها راه فرار از آن، حرکت با سرعتی بیش از سرعت نور است. و همانطور که می‌دانیم، شما نمی توانید سریع تر از سرعت نور حرکت کنید. بنابراین هیچ راه فراری وجود ندارد. اگر بیش از اندازۀ به یک سیاهچاله نزدیک شوید بسیار بیش از آنچه بتوانید تصورش را کنید فشرده خواهید شد، شاید درون یک نقطه بی‌نهایت کوچک! یک سیاهچاله از طریق ردیابی آثار گرانشی‌اش قابل شناسایی است و اگر یکی از سیاهچاله‌های سرگردان بیش از حد به منظومه‌شمسی ما نزدیک شود، قدرت ویران کننده خود را بر تمامی سیارات گران بهای ما آشکار می‌کند. اما پرسشی پیش می‌آید که چند نوع سیاهچاله داریم؟

انواع سیاهچاله‌ از نظر جرم

تا کنون اخترشناسان سه نوع از سیاهچاله‌ها را شناسایی کرده‌اند: سیاه‌چاله‌های ستاره‌وار(stellar black holes)، سیاهچاله‌های کلان جرم (supermassive black holes) و سیاه‌چاله‌های جرم متوسط (intermediate black holes). دانشمندان در فرمول‌بندی نوع چهارم یعنی ریز سیاهچاله(Micro black hole) را هم پیش‌بینی کرده‌اند، اما هنوز موفق به رصد یا ساختن آن نشده‌اند.

نوع اول: سیاهچاله‌های ستاره‌وار

هنگامی که یک ستاره آخرین سوخت خود را مصرف می کند، ستاره ممکن است دچار فروپاشی شده و  به درون خود سقوط کند. برای ستاره‌های کوچک‌تر ( آنهایی که جرم‌شان تا ۳ برابر جرم خورشید است)، هسته جدید تبدیل به یک ستاره نوترونی یا کوتوله سفید می‌شود. اما وقتی یک ستاره بزرگ فرو می‌پاشد، ستاره شروع به متراکم شدن می‌کند و یک سیاهچالۀ ستاره‌وار متولد می‌شود.

cygx illستاره‌های بزرگ، با جرمی ۲۰ برابر جرم خورشید ما زمانی که سوختشان تمام می‌شود شروع به جمع شدن می‌کنند و مدام چگالی آنها بیشتر و بیشتر می‌شود و مدام داغ‌تر و داغ‌تر می‌شوند. برای ستاره‌ای با چنین جرمی هیچ نیرویی در جهان هستی وجود ندارد که توان متوقف کردن و جمع شدن آن در خود را، داشته باشد. هسته بسیار سنگین شده و همین امر باعث میشود که به جمع شدن در خود ادامه دهد.

محققان حد مجاز جرم سیاهچاله‌های ستاره‌وار حدود ۵ تا ۲۰ برابر جرم خورشید میدانند؛ زیرا با مرگ ستاره‌ها، آنها بیشتر جرم خود را از طریق انفجارهایی که باعث نابودی ماده و گازهای ستاره‌ای می شود، از دست می‌دهند. اما بتازگی اخترشناسان چینی سیاه‌چاله‌ ستاره‌واری ۷۰ برابر جرم ِ خورشید کشف کردند. این سیاهچاله چند برابر بزرگتر از چیزی است که محققان تصور می کردند. اکنون نظریه‌پردازان باید به توضیح شکل‌گیری این سیاهچاله بپردازند. دانشمندان معتقدند سیاهچاله‌های ستاره‌وار پس از تشکیل، گرد و غبار و گازهای اطراف خود را مصرف می‌کنند و از این طریق بزرگ‌تر می‌شوند. طبق گزارش‌های مرکز اختر فیزیک هاروارد – اسمیتسونین، ”کهکشان راه‌شیری شامل چند صد میلیون سیاه‌چاله ستاره‌وار است.”

نوع دوم: سیاهچاله‌های کلان جرم

سیاهچاله‌های کوچک اکثر جمعیت جهان را تشکیل می دهند، اما این عموزاده‌های آنها، یعنی سیاهچاله‌های کلان جرم هستند که بر جهان حکمرانی می‌کنند. سیاهچاله‌های کلان جرم در واقع جرمی تا میلیاردها برابر خورشید ما دارند و حدوداً در مرکز بیشتر کهکشان‌ها وجود دارند. برای مثال در مرکز کهکشان راه شیری، در فاصله ۲۷۰۰۰ سال نوری یک سیاهچاله کلان جرم وجود دارد یا در مرکز کهکشان آندرومدا، که ۲٫۵ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد، سیاهچاله‌ای بزرگ‌تر از سیاهچالۀ کهکشان ما وجود دارد.

bbbfaccfدانشمندان مطمئن نیستند این سیاهچاله‌های عظیم چگونه شکل می‌گیرند. اما یکی از فرضیه‌ها این است که آنها با جمع‌آوری غبار و گاز‌های کیهانی در اطرافشان، جرم خود افزوده و تا این اندازه‌های عظیم رشد کنند. سیاهچاله‌های کلان جرم ممکن است نتیجۀ ادغام صدها و یا هزاران سیاهچالۀ کوچک باشند. ابرهای بزرگ گازی نیز می توانند با فروپاشی در یکدیگر و از طریق برافزایش جرم با سرعت بالا منجر به ایجاد این سیاهچاله‌ها شوند. گزینه بعدی می‌تواند فروپاشی خوشه‌های ستاره‌ای باشد که با سقوط گروهی از ستارگان بر روی یکدیگر ایجاد می شود.

مورد بعد نیز این است که سیاه‌چاله‌های بزرگ می‌توانند برخواسته از خوشه‌های عظیم “ماده تاریک” باشند. مادۀ تاریک، در اخترشناسی و کیهان‌شناسی، ماده‌ای فرضی است که چون از خود نور یا امواج الکترومغناطیسی منتشر یا بازتاب نمی‌کند، نمی‌توان آن را مستقیما” دید، اما از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستاره‌ها و کهکشان‌ها، می‌توان به وجود آن پی برد.

نوع سوم: سیاهچاله‌های با جرم متوسط

نوع دیگری از سیاهچاله‌ها، سیاهچاله‌های جرم متوسط هستند در واقع شکاف بین سیاهچاله‌های معمولی و سیاهچاله‌های کلان جرم، اخترشناسان را وادار به جست و جوی سیاهچاله‌هایی تا صدها هزار برابر خورشید ما کرد. تحقیقات اخیر نشان می‌دهد که سیاهچاله‌های متوسط(IMBHs) نیز می‌توانند وجود داشته باشند. چنین اجرامی زمانی تشکیل می‌شوند که ستاره‌های یک خوشه در یک واکنش زنجیره‌ای با یکدیگر برخورد می‌کنند. چندین سیاهچاله متوسط که در یک منطقه تشکیل شده‌اند ممکن است در نهایت در مرکز یک  کهکشان بر روی یکدیگر سقوط کرده و یک سیاهچاله کلان جرم را تشکیل دهند.

JPdkhtQopCHGEEHSdدر سال ۲۰۱۴، اخترشناسان توانستند جرمی را در بازوی یک کهکشان مارپیچی پیدا کنند که به نظر می‌رسید یک سیاهچاله با جرم متوسط باشد. تیم رابرتز، از دانشگاه دورام می گوید:”«اخترشناسان برای پیدا کردن این سیاهچاله‌ها به سختی تلاش کرده‌اند. نشانه‌هایی هست که نشان می دهند آنها وجود دارند اما این سیاهچاله ها تمایلی به دیده شدن ندارند.»

تحقیقات جدید از سال ۲۰۱۸ نشان می دهند که این سیاه چاله ها ممکن است در قلب کهکشان های کوتوله  (یا کهکشان های بسیار کوچک) وجود داشته باشند. مشاهدات دانشمندان از ۱۰ کهکشان کوتوله فعالیت هایی از پرتو ایکس ˗ که در سیاه چاله ها مشترک است ˗ را کشف کرده که خبر از حضور سیاه چاله هایی با جرم ۳۶ هزار تا ۳۱۶ هزار برابر جرم خورشیدی می‌دهد. یکی از روش‌های رصد آنها یافتن منابع پرتو با شدت زیاد است. منابع فوق درخشان پرتو ایکس در کهکشان‌های نزدیک ممکن است، سیاهچالۀ جرم متوسطی باشد.

نوع چهارم: ریز سیاهچاله‌ها

آخرین گروه سیاهچاله‌ها به ریز سیاهچاله‌ها تعلق دارد؛ این اجرام سیاهچاله‌های بسیار کوچکی هستند. جرم آنها به قدری کم است که در اثرات مکانیک کوانتومی اهمیت زیادی پیدا می کند و از این رو به نام سیاهچاله‌های مکانیک کوانتومی نیز شناخته می شوند.

post januaryمحاسبات هاوکینگ بر این اساس است که هر چه سیاهچاله کوچک‌تر باشد سرعت تبخیر آن بیشتر می‌شود و در نهایت منفجر می‌شوند. یعنی سیاهچاله‌ها در پایان عمر خود تبخیر می شوند. برخی دانشمندان معتقدند تعداد بسیار زیادی سیاهچاله میکروسکوپی، که در ابتدای جهان به وجود آمده‌اند، در سرتاسر کیهان پخش شده و همۀ آنها مانند گلوله‌هایی در کیهان در حال حرکت می‌باشند. البته این نوع سیاهچاله تاکنون رصد یا ساخته نشده است.

نویسنده و گرداوری: سمیر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع بیشتر: mnn.com , NASA , space.com