بایگانی دسته بندی ها: بینگ بنگ

شاید قدمت ماده تاریک بیشتر از بیگ بنگ باشد!

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

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

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

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

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

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

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

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

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com

هابل عکس بسیار واضحی از سیاره مشتری گرفت

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

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

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

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

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

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

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

بررسی میدان‌ مغناطیسی سیارات

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

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

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

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

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

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

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

نظریۀ دینام مغناطیسی

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: astronomynotes.com

“امواج گرانشی” چگونه شناسایی می‌شوند؟

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

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

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

ec quantum equilibrium categorical free
شکل الف

موج گرانشی چیست؟

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

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

pic
شکل ب

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

چگونه شناسایی می شوند؟

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

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

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

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

نکاتی جالب در مورد آشکارساز امواج گرانشی

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

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

ترجمه: فرهاد نامجو/ سایت علمی بیگ بنگ

منابع:

The Absurdity of Detecting Gravitational Waves

Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory

Gravitational Waves Detected 100 Years after Einstein’s Prediction

اختفای زحل پشت ماه

بیگ بنگ: چه چیزی کنار ماه است؟ سیارۀ زحل. قمر زمین در سفر ماهیانه‌اش به دور سیاره زمین – و آسمان زمین – تقریبا از جلوی زحل که به دور خورشید گردش می کند، عبور خواهد کرد.

MoonSaturn Patonaiدر واقع، ماه مستقیما از جلوی زحل و نیمکرۀ جنوبی زمین عبور کرد. این عکس برجسته که از سیدنی استرالیا گرفته شده این جفت را چند دقیقه قبل از خسوف نشان می دهد. این عکس یک شات کوتاه است که فقط ۱/۵۰۰ ثانیه طول کشیده و بعدا پردازش شده تا ماه و زحل را بهتر نشان دهد. از آنجاییکه زحل تقریبا مخالف با خورشید قرار دارد، تقریبا در تمام شب دیده می شود. در واقع این سیاره از لحظۀ غروب خورشید قابل مشاهده است و در سمت جنوب و شرق آسمان می توان آن را دید. ماه امسال نیز در هر بار گردشش به دور زمین دوباره زحل را غیب خواهد کرد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

اخترشناسان نقشه سه بعدی راه شیری را ایجاد کردند

بیگ بنگ: اخترشناسان با اندازه‌گیری فاصله خورشید تا ستاره‌های متغیر قیفاووسی و جمعیت‌های ستاره‌ای جوان که در سرتاسر راه شیری پراکنده هستند، کهکشان ما را در مقیاس بزرگتری ترسیم کردند. نقشه سه بعدی جدید، تار و پود دیسک راه شیری را به تصویر می کِشد.

image e Milky Way D Mapدر این نما چشم‌اندازی از کهکشان راه شیری در قالب مختصات کهکشانی؛ به همراه نمونه‌ای از ستاره‌های متغیر قیفاووسی در راه شیری و ابرهای ماژلانی را مشاهده می کنید. ستاره‌های متغیر قیفاووسی بررسی شده در پروژه OGLE با نقاط زرد نشان داده شده‌اند، سایر منابع هم با نقاط آبی تیره قابل رویت هستند.

به گزارش بیگ بنگ، ستاره‌های متغیر قیفاووسی حالت تپش دارند و میزان درخشندگی آنها در بازه‌های ۱ تا ۱۰۰ روز تغییر پیدا می کند. ستاره‌های متغیر قیفاووسی کلاسیک به ستاره‌های جوان و غول‌پیکری گفته می شود که کمتر از ۴۰۰ میلیون سال قدمت دارند؛ اما انواع دیگری از این ستاره‌ها در گروه‌های پیرتری از ستارگان هم دیده شده است. درخشندگی ذاتی متغیرهای قیفاووسی کلاسیک در دامنه ۱۰۰ تا ۱۰۰۰۰ درخشندگی خورشید قرار دارد. لذا با این میزان درخشندگی، امکان شناسایی این ستاره‌ها از میان ابرهای گاز و گرد و غبار میان ستاره‌ای وجود دارد. به همین دلیل، این ستاره‌ها اجرام مناسبی برای اخترشناسان هستند تا از آنها برای بررسی تغییرات و تغییرات در فضا استفاده کنند.

دکتر «رادک پولسکی» محقق فوق دکتری در دانشگاه ایالتی اوهایو و رصدخانه اخترشناسی دانشگاه ورشوی لهستان گفت: «مشکلی که اخترشناسان در مطالعه کهکشان راه شیری داشته‌اند این است که چون ما در درون این کهکشان هستیم و حدود ۲۷ هزار سال نوری از مرکز کهکشانی فاصله داریم، مشاهدۀ بخش‌های دوردست کار دشواری است. ما نمی توانیم از راه شیری خارج شویم و به آن بخش‌ها نگاه کنیم. آنچه توان انجامش را در این مطالعه داریم و قبلا هم چنین کاری انجام نشده، تهیه نمونه خیلی بزرگی از اجرام است که بصورت یکنواخت انتخاب و ساماندهی شده‌اند. در این صورت، میتوانیم مدلی از کهکشان راه شیری ایجاد کنیم.»

dcf xچشم‌اندازی از راه شیری با تمامی ۲۴۳۱ ستاره متغیر قیفاووسی در نمونه که با نقاط سبز نشان داده شده‌اند. تصویر پس زمینه هم یک مدل کهکشان مارپیچ ۴ بازویی را نشان می دهد که با اندازه‌گیری هیدروژن خنثی در کهکشان ما مطابقت دارد. خورشید نیز با نقطه زرد به تصویر کشیده شده است.

دکتر پولسکی و همکارانش ۲۴۳۱ ستاره متغیر قیفاووسی کلاسیک در کهکشان راه شیری را ترسیم کردند؛ اکثر این ستاره‌ها به کمک پروژه OGLE و ASAS-SN کشف شده‌اند. آنها داده‌های فروسرخ و نوری را با یکدیگر ادغام کردند تا دوره‌های تپش (نوسان نوری) ستارگان را مشخص کرده و توزیع ستاره‌های قیفاووسی و جمعیت‌های ستاره‌ای جوان در راه شیری را ترسیم کنند. ستاره‌های دورتر در مرکز کهکشان قرار داشتند. در ویدئوی زیر می توانید ویدئوی طراحی این نقشه را مشاهده نمایید:

دکتر «پرزمک مروز» اخترشناس در رصدخانه اخترشناسی دانشگاه ورشوی لهستان بیان نمود: «نقشه ما نشان میدهد که راه شیری مسطح نیست، بلکه پیچ و تاب خورده است. این اولین‌بار است که از تک تک اجرام برای نشان دادن این امر بصورت سه بعدی استفاده کردیم. این میتواند نکتۀ مهمی برای پی بردن به ستاره‌هایی که متولد شده‌اند و اینکه چگونه تکامل پیدا کرده‌اند، باشد. این یکی از قدیمی‌ترین پرسش‌هایی است که بشر از خودش می‌پرسد: به بیرون می روید، چند ستاره در آسمان می بینید و به این فکر می افتید که جایگاه ما در این جهان پهناور چیست. و بیشتر ستاره‌هایی را هم که می بینید در دیسک کهکشانی قرار دارند؛ همان چیزی که ما در این مقاله به مطالعه آن می‌پردازیم.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله معتبر Science منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

چاندرا بیستمین سالگردش را با تصاویر پرتو ایکس جشن گرفت

بیگ بنگ: در ۲۳ جولای ۱۹۹۹، شاتل فضایی «کلمبیا» از مرکز فضایی کِنِدی از زمین برخاست و تلسکوپ چاندرا را به مدار رساند. حالا بعد از گذشت ۲۰ سال از آغاز این ماموریت ناسا عکس‌های جدیدی برای بزرگداشت این رویداد منتشر کرده است. این تصاویر گستره کاوش‌های چاندرا را به نمایش میگذارد و اینکه پرتو ایکس چگونه داده‌های جمع‌آوری شده به سایر نورها را تکمیل می کند.

image e Chandra Years
عکس‌های بیستمین سالگرد تلسکوپ فضایی چاندرا

به گزارش بیگ بنگ، چاندرا یکی از رصدخانه‌های بزرگ سازمان فضایی ناسا است. این رصدخانه در کنار تلسکوپ فضایی هابل، تلسکوپ فضایی اسپیتزر و رصدخانه پرتو گامای کمپتون، نقش‌های ارزنده‌ای ایفا کرده‌اند. چاندرا دقیق‌ترین دید را در میان تلسکوپ‌های پرتو ایکس دارد که تاکنون ساخته شده‌اند. طراحی این تلسکوپ به گونه‌ای است که میتواند انتشار پرتو ایکس را از مناطق خیلی داغ جهان مورد شناسایی قرار دهد؛ مثل ستاره‌های منفجر شده، خوشه‌های کهکشانی و ماده پیرامون سیاهچاله‌ها.

abell
تصویری از خوشه کهکشانی آبل ۲۱۴۶ که نتیجه برخورد و ادغام بین دو خوشه کهکشانی است.

چون اتمسفر زمین پرتوهای ایکس را جذب می کند، چاندرا باید بر فراز آن گردش کند؛ یعنی تا ارتفاع ۱۳۹ هزار کیلومتری در فضا. چاندرا غالبا به همراه تلسکوپ‌هایی نظیر هابل و اسپیتزر استفاده می شود، زیرا توان مشاهده در بخش‌های مختلف طیف الکترومغناطیسی را دارند. البته ماموریت دیگری مثل نیوتن XMM آژانس فضایی اروپا و نوستار ناسا هم گاهی اوقات به کار می آِید.

milkyway
تصویری از منطقه مرکزی پر آشوب کهکشان راه شیری

رصدخانه اخترفیزیکی اسمیتسونیان در کمبریج بعنوان مرکز پرتو ایکس چاندرا برگزیده شده است که ماهواره را به راه می اندازد، داده‌ها را مورد پردازش قرار میدهد و آن را به دانشمندان سرتاسر دنیا توزیع می کند تا کارهای تحلیلی‌شان را بر روی داده‌ها انجام دهند.

th dor
۳۰ دورادوس که لقب سحابی رتیل را به آن داده‌اند، یک منطقۀ ستاره‌زایی بزرگ در ابر ماژلانی بزرگ است

ریکاردو جیاکونی در سال ۱۹۷۶ چاندرا را به سازمان ناسا پیشنهاد کرد؛ گفتنی است که این شخص در برنده جایزه نوبل فیزیک در سال ۲۰۰۲ بوده است که به پاس دستاوردهای وی در اخترشناسی پرتو ایکس به او اعطا شد “هاروی تانانبوم” هم که به اولین مدیر مرکز پرتو ایکس چاندرا تبدیل شد، در این پیشنهاد نقش مهمی داشت. دانشمندان، مهندسان، شرکت‌های خصوصی و آژانس‌های دولتی چندین دهه به همکاری با یکدیگر پرداختند تا چاندرا به واقعیت تبدیل کنند.

cygob
ماکیان OB2 محل زندگی برخی از عظیم‌ترین و درخشان‌ترین ستاره‌های شناخته شده است

دکتر «پائول هرتز» مدیر اخترفیزیک در ناسا گفت: «امسال که شاهد سالگردهای استثنایی بودیم، ۵۰ سال پس از آپولو و ۱۰۰ سال پس از خورشیدگرفتگی که نظریه نسبیت عام اینشتین را تایید کرد، نباید از یک رویداد دیگر چشم بپوشیم. چاندرا ۲۰ سال پیش پرتاب شد و همچنان در حال انجام اکتشاف‌های مهم و خارق‌العاده است.»

ngc
سحابی NGC 604 یک منطقه ستاره‌زایی در کهکشان مسیه ۳۳ است

اکتشاف‌های چاندرا تمامی جنبه های اخترفیزیک را تحت تاثیر قرار داده است. برای مثال، چاندرا در حصول شواهد مستقیم از وجود ماده تاریک به ایفای نقش پرداخت. چاندرا توانسته فوران‌های قدرتمند سیاهچاله‌های غول‌پیکر را رویت کند. اخترشناسان از چاندرا برای ترسیم چگونگی توزیع عناصر ضروری حیات از انفجار ابرنواخترها استفاده کرده‌اند.

g
G292.0+1.8 نوع نادری از بقایای انفجار ابرنواختری است

قسمت زیادی از پدیده‌هایی که اکنون چاندرا به بررسی آنها می پردازد، در زمانیکه تلسکوپ در حال طراحی و ساخت بود، ناشناخته باقی مانده بودند. برای مثال، اخترشناسان حالا از چاندرا برای مطالعه اثرات انرژی تاریک، آزمایش تاثیر تابش ستاره‌ای بر سیاره‌های فراخورشیدی و مشاهده پیامدهای امواج گرانشی استفاده می کنند.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sci-news.com

کشف ستاره‌ای که بیشتر از کیهان عمر دارد!

بیگ بنگ: اندازه‌گیری جدید عُمر جهان باعث شگفتی اخترشناسان شده است. گویا برخی ستاره‌ها قدمتی بیشتر از خود کیهان دارند. براساس برآوردی که این اخترشناسان داشته‌اند، جهان تقریبا ۱۳٫۸ میلیارد سال قدمت دارد، اما ستاره‌ای تحت عنوان «۱۴۰۲۸۳ HD » در فاصله نسبتا نزدیک به زمین وجود دارد که ظاهرا ۱۴٫۵ میلیارد ساله است.

AAFkRT.imgبه گزارش بیگ بنگ، فیزیکدان «رابرت متیوز» در روزنامه انگلیسی زبان «The National» نوشت: «این کشف جدید مثل یک معمای کیهانی است؛ چطور می شود جهان ستاره‌هایی مُسن‌تر از خودش داشته باشد؟ اخترشناس‌هایی که در صدد تعیین سن دقیق جهان هستند، حالا با این معما مواجه شده‌اند. حل این معما میتواند زمینه‌سازِ یک انقلاب علمی باشد.»

دکتر متیوز بعنوان یکی از اعضای جامعه اخترشناسی سلطنتی انگلیس اظهار داشت: «اندازه‌گیری‌های اخیر از تابش پس زمینه کیهانی که از بیگ بنگ باقی مانده است، بطور دقیق نشان میدهد که جهان ۱۳٫۸ میلیارد سال عمر دارد؛ مثبت یا منفی تقریبا ۲۰ میلیون سال. در سال ۲۰۱۳، اندازه‌گیری‌ها نشان داد که ستاره ۱۴۰۲۸۳ HD تقریبا ۱۴٫۵ میلیارد سال عمر دارد. وی افزود: «اخترشناسان حالا میدانند که این ستاره حاوی آهن اندکی است؛ یعنی باید قبل از فراوانی چشمگیر این عنصر در جهان به وجود آمده باشد. این امر نشان می دهد ستارۀ ۱۴۰۲۸۳ HD احتمالا قدمتی برابر با خود جهان دارد.»

اما ۱۴٫۵ میلیارد عددی بزرگتر از ۱۳٫۸ میلیارد است؛ خب چه خبر شده؟ چه استنباطی میتوان از این یافته کرد؟ ناسا سنّ «۱۴۰۲۸۳ HD » را به درستی تخمین نزده است، این ستاره میتواند ۸۰۰ میلیون سال جوان‌تر و یا احتمالا پیرتر از ۱۴٫۵ میلیارد سال باشد. اما احتمال آنکه ستارۀ مذکور سنی کمتر از ۱۳٫۸ میلیارد سال داشته باشد، خیلی اندک است. دکتر متیوز در ادامه گفت: «تحقیقات جدید دربارۀ امواج گرانشی شاید بتواند این پارادوکس را حل کند. در حال حاضر، نظریه‌پردازان مشغول بررسی نظریه‌های مختلف برای توضیح این مسئله هستند.»

یکی از این نظریه‌ها دنباله ایده‌ای است که فرِد هویل تحت عنوان «بیگ بنگ» مطرح کرده بود. آقای هویل بر این باور بود که ماده به طور مداوم در حال ایجاد است و جهان هیچ آغازی نداشته و برای همیشه وجود داشته است. به گفته دکتر متیوز، اکثر دانشمندان این ایده را اسرارآمیزتر از توضیح فعلی برای منشاء ماده خوانده‌اند. خوشبختانه، نظریه‌پردازان مشغول بررسی نظریه‌های جدید و حتی غیرمعقول هستند، زیرا مسئله قدمت جهان دوباره جنجال به پا کرده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: msn.com

معرفی کتاب: نظم زمان

بیگ بنگ: کارلو روولی فیزیکدان مشهور در این کتاب روشنگر و تسلی­‌بخش، علم و فلسفه و هنر را جمع می­‌کند تا راز یکی از بزرگترین معماها را بگشاید: معمای زمان.

نام اصلی: The sequence of Time
نوشته: کارلو روولی
ترجمه: مزدا موحد
ناشر: فرهنگ نشرنو
موضوع: فضا و زمان، کیهان شناسی
سال انتشار: ۱۳۹۸
تعداد صفحه: ۱۷۷

دانلود خلاصه کتاب

بخشی از کتاب: توقف می کنم و کاری انجام نمیدهم. چیزی رخ نمیدهد. به چیزی فکر نمی کنم. به گذرِ زمان گوش میدهم. این زمان است، آشنا و صمیمی. ما را با خود می برد. شتابِ ثانیه‌ها و ساعت‌ها و سال‌ها که ما را به سوی زندگی پرتاب می کند و بعد ما را به سمت نیستی می کشد… ما ساکن زمان هستیم همچو ماهیان در آب. وجود ما، وجود در زمان است. موسیقیِ باشکوهش ما را تغذیه می کند، دریچه‌ای رو به جهان برای ما باز می کند، نگرانمان می کند، ما را می ترساند و به ما آرامش می دهد. عالم، در حالی که توسط زمان کشیده شده به سمت آینده گشوده می شود؛ و وجودش مطابق نظمِ زمان است.

در اسطوره‌های هندو، رودخانۀ کیهان با تصویر مقدسِ شیوای رقصان نشان داده می شود: رقص او حافظ گردش عالم یعنی همان جریان زمان است. چیست که از این جریان عالم گیرتر و بدیهی‌تر است؟ و البته اوضاع کماکان کمی از این پیچیده‌تر است. واقعیتْ اغلب با آنچه به نظر می رسد تفاوت زیادی دارد. زمین به نظر صاف است اما در واقع کروی است. خورشید ظاهراً در آسمان می گردد در حالی که در واقع ما هستیم که می چرخیم. ساختارِ زمان نیز آنچه به نظر می رسد نیست: با این جریانِ همگن و فراگیر تفاوت دارد. من این را با شگفتیِ بسیار در کتاب‌های فیزیکیِ دانشگاه یافتم: زمان به گونه‌ای کاملاً متفاوت از آنچه به نظر می رسد، عمل می کند.

در همان کتاب‌ها این را نیز فهمیدم که نحوۀ واقعی عملکرد زمان را هنوز نمیشناسیم. سرشت زمان شاید بزرگترین معمایِ حل نشده باشد. حلقه های جالبی آن را به دیگر معماهای بزرگِ حل نشده وصل می کند: به سرشت ذهن، به منشأ عالم، به سرنوشت سیاهچاله‌ها، به خودِ وجودِ حیات بر روی زمین. چیزی اساسی ما را دوباره به سمت سرشت زمان می کشاند.

حیرت، منشأ میل ما به دانستن است، و این کشف که زمانْ همان که فکر می کردیم نبوده است باعث بهمیان آمدنِ هزاران پرسش می شود. سرشت زمان محور تلاش‌های یک عمرِ من در فیزیک نظری بوده است. در صفحاتی که می آید، روایتی از آنچه را از زمان فهمیده‌ایم و مسیرهایی را که در تلاش برای درک بهتر آن پی میگیریم بازگو خواهم کرد. در ضمن روایتی را نیز از آنچه هنوز نفهمیده‌ایم و به نظر من به تازگی بارقه‌هایی از آن ظاهر شده است ارائه خواهم کرد. چرا گذشته را به خاطر داریم و آینده را نه؟ آیا ما در زمان وجود داریم یا زمان در ما وجود دارد؟ معنی واقعیِ «گذشتِ » زمان چیست؟ ارتباط زمان با خصایص ما به عنوان فرد، با ذهنیت ما، چیست؟ وقتی به گذشت زمان گوش میدهم، به چه چیزی گوش میدهم؟

این کتاب به سه بخش نامساوی تقسیم شده است. در بخش نخست، چیزی را که فیزیک مدرن در مورد زمان فهمیده خلاصه می کنم. مثل این است که دانه‌ای برف در دست بگیرید: به تدریج، حین اینکه دارید بررسی‌اش می کنید، بین انگشتانتان آب می شود و ناپدید. ما عادت داریم زمان را چیزی ساده و بنیادین فرض کنیم که جریانی پیوسته دارد، جریانی مستقل از هر چیز دیگر، از گذشته به آینده و قابل سنجش با ساعت. وقایع عالم در طی زمان با نظم جایگزین هم می شوند: گذشته‌ها و اکنون‌ها و آینده‌ها. گذشته تثبیت شده و آینده نامعلوم است… و البته اینها غلط از آب درآمده است.

یکی پس از دیگری، ثابت شده است که خصوصیاتِ مشخصۀ زمان تقریبی‌اند: اشتباهاتی که چش‌مانداز ما به آن شکل داده است، درست مانند مسطح بودن زمین یا گردش خورشید. نتیجۀ رشد دانش ما، فروپاشیِ تدریجیِ درک ما از زمان است. آنچه ما «زمان » می نامیم مجموعه‌ای پیچیده از ساختارها و لایه ها است. با بررسی بیشتر و ژرف‌تر، زمان لایه‌هایش را یکی پس از دیگری از دست داده است.

بخش نخست کتاب روایتی از این فروپاشیِ زمان است. بخش دومِ کتاب، چیزی را که (پس از این فروپاشی) باقی مانده است توصیف می کند: چشم‌اندازی بادخورده و خالی که تقریباً هیچ نشانی از زمان‌مندی در آن باقی نمانده است. جهانی غریب و ناآشنا، ولی هنوز همان جهان که ما به آن تعلق داریم. مثل رسیدن به کوهستان مرتفع است، جایی که چیزی جز برف و سنگ و آسمان ندارد. یا شبیه احساس آرمسترانگ و آلدرین وقتی بر ماسه‌های بی‌حرکت ماه قدم نهادند. جهانی که اضافات آن زدوده شده است و با زیباییِ تهی و نگران کننده‌ای می درخشد. فیزیکی که موضوع کار من است، گرانش کوانتومی، تلاشی است برای درک این منظرِ افراطی و زیبا و پیدا کردن معنایی منسجم برای آن. برای جهانِ فاقدِ زمان.

بخش سوم دشوارترین بخش ولی در عین حال مهمترین بخش است و تنگاتنگ‌ترین رابطه را با ما دارد. در جهانی فاقدِ زمان، باید هنوز چیزی باشد که زمان مألوف ما از آن برآید، یعنی همان زمانی که نظم دارد، گذشتۀ آن با آینده‌اش متفاوت و جریانش یکنواخت است. باید زمانِ ما به نحوی حول و حوشِ ما زاده شود، لااقل برای ما و در مقیاسِ ما این سفرِ بازگشت است، بازگشت به زمانی که در بخش اول کتاب و در جستجوی الفبای بنیادین جهان گم شد. اکنون مثل یک رمان معمایی به دنبال مجرم هستیم: مجرمی که زمان را خلق کرد. یک به یک اجزای سازندۀ زمانِ آشنا را کشف می کنیم، اجزایی که دیگر ساختارهای بنیادین واقعیت نیستند، بلکه تقریب‌هایی سودمند برای ما موجودات فانیِ دست و پا چلفتی هستند: جنبه‌هایی از چشم‌اندازِ ما و شاید هم جنبه‌های اصلی در تعیین چیستیِ ما.

چون معمای زمان در نهایت شاید بیشتر در مورد خودمان باشد تا دربارۀ کیهان. شاید مثل اولین و برترین رمان معماییِ تاریخ،ا دیپ شهریار نوشتۀ سوفوکل، مجرم خودِ کاراگاه باشد. کتاب در این مرحله تنوری آتشین از آرا می‌شود، گاهی روشنگر و گاهی گیج کننده. اگر تصمیم بگیرید با من بیایید شما را به جایی می برم که به نظر من دانشِ ما از زمان به آن رسیده است: تا کرانۀ اقیانوس شبانه و پرستارۀ تمامی آن چیزهایی که هنوز نمیدانیم.

فهرست مطالب

شاید زمان بزرگترین معما است

بخش ۱: فروپاشی زمان

۱- از دست رفتن وحدت
۲- از دست رفتن جهت
۳- پایان اکنون
۴- از دست رفتن استقلال
۵- کوانتوم های زمان

بخش ۲: جهان بدون زمان

۶- عالم از وقایع ساخته شده، نه چیزها
۷- کاستی های زبانی
۸- علم دینامیک به مثابۀ ارتباط

بخش ۳: منابع زمان

۹- زمان جهل است
۱۰- چشم انداز
۱۱- چه چیزی از یک خاص بودگی بر می آید
۱۲- رایحۀ مدلن
۱۳- منبع ِ زمان
خواهر خواب

سایت علمی بیگ بنگ: bigbangpage.com

میلیون‌ها سیاه‌چاله در کهکشان پنهان هستند

Man Seeing Stars Resizedبه گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، به گفتۀ محققان این سیاهچاله‌ها که “سیاه‌چاله‌های تنها” نام دارند، در تاریکی گم شده‌اند و اجرام محیط میان ستاره‌ای که شامل گرد و غبار و سایر چیزهایی که بین ستاره‌ها هستند را به سوی خود جذب می‌کنند. اما این روند ناکارآمد است و بخش زیادی از مواد با سرعت زیاد به فضا رانده می‌شوند.

دانشمندان معتقدند از آنجا که این جریان با محیط اطراف ارتباط برقرار می‌کند، باید امواج رادیویی تولید کند که تلسکوپ‌های رادیویی انسان بتوانند آنها را تشخیص دهند و اگر اخترشناسان بتوانند آن امواج را از همه سر و صدایی که در کهکشان باقی مانده است، جدا کنند خواهند توانست این سیاه‌چاله‌های پنهان را مشاهده کنند.

به گفته پژوهشگران یک راه ساده برای یافتن سیاه‌چاله‌های تنها از طریق امواج اشعه ایکس است، زیرا از آنجا که سیاهچاله‌ها ماده‌ها را از فضا به سمت خود می‌کشند، آن ماده که در حاشیه قرار دارد، سرعتش زیاد می‌شود و آنچه را که بعنوان “قرص برافزایشی” شناخته می‌شود، شکل می‌دهد. ماده موجود در آن قرص در حالی که به سمت افق رویداد می‌چرخد، خاموش می‌شود و در همین حال پرتوهای ایکس نیز منتشر می‌کند اما سیاهچاله‌های جدا شده که در مقایسه با سیاهچاله‌های بسیار عظیم، فوق‌العاده کوچک هستند مقدار زیادی از اشعه ایکس را منتشر نمی‌کنند. برای ایجاد اشعه ایکس ماده یا انرژی کافی در قرص‌ها وجود ندارد.

قرص برافزایشی یک ساختار دیسک مانند از ماده است که به شکل حلقوی به دور یک جسم خاص می‌چرخد. این جسم می‌تواند یک ستاره جوان، یک کوتوله سفید، یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله باشد. این چرخش باعث ایجاد گرما و تابش می‌شود و دامنه این تابش برای ستارگان جوان مادون قرمز و برای بازماندگان ستاره‌ای پرتو ایکس است.

به گفته پژوهشگران این مطالعه( “دایاچی تونا” از دانشگاه توکیو و “نوریتا کاواناکا” از دانشگاه کیوتو ) این جریان‌ها می‌توانند سیاه‌چاله‌های تنها را در طول موج‌های دیگر قابل مشاهده کنند. این جریان‌ها می‌توانند با مواد اطراف تعامل داشته و شوک‌های بدون برخورد در این تعامل ایجاد کنند. این شوک‌ها می‌توانند میدان‌های مغناطیسی را تقویت کرده و سرعت الکترون‌ها را تسریع بخشند و این الکترون‌ها نیز تابش سنکروترون را در طول موج رادیویی ساطع کنند.

hidingblackhتابش سنکروترون یک تابش الکترومغناطیسی است که توسط یک سنکروترون تولید شود. این تابش مشابه تابش سیکلوترون است، اما در حرکت ذرات باردار در سرعت‌های نزدیک به سرعت نور در میان میدان‌های مغناطیسی تولید می‌شود. این تابش به طور طبیعی ممکن است از حرکت الکترون‌ها در یک میدان مغناطیسی بسیار قوی نیز رخ دهد و این تابش در تمام طول موج‌ها از پرتو گاما گرفته تا امواج رادیویی دیده شده‌ است. خصیصه ویژه این نوع تابش قطبش و طیف آنهاست.

سیاهچاله‌های دارای جرم ستاره‌ای گهگاه در منظومه دوتایی با ستاره‌های معمولی قابل ردیابی هستند، زیرا منظومه‌های دوتایی می‌توانند امواج گرانشی تولید کنند و ستاره‌های همراه می‌توانند سوخت لازم برای انفجارهای بزرگ پرتو ایکس را فراهم کنند. سیاهچاله‌های فوق عظیم  نیز دارای قرص‌های برافزایشی هستند که انرژی زیادی را منتشر می‌کنند که اخترشناسان می‌توانند آنها را شناسایی و حتی از آنها عکس بگیرند. جزئیات بیشتر این پژوهش در سایت arXiv منتشر شده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: space.com