بایگانی دسته بندی ها: بینگ بنگ

تایید قانون سوم ترمودینامیک با محاسبۀ حداکثر سرعت سردسازی

بیگ بنگ: قانون سوم ترمودینامیک در تعریف صفر مطلق (پایین ترین دمای ممکن) نقش ِ موثری دارد. اگرچه این مفهوم برای همگان شناخته شده است، اما بحث های داغى پیرامون آن در مقاله های دانشگاهی صورت پذیرفته است. اگر آنتروپى (بی نظمی) هرگز به صفر نرسد، آیا امکان آن وجود دارد که دما در چندین مرحله متناهی به صفر مطلق دست یابد؟

به گزارش بیگ بنگ، محققان در مقالۀ جدید درصدد شفاف سازی این بحث با استفاده از اصل مکانیک کوانتومی میباشد. محققانی از دانشگاه کالج لندن به مطالعۀ “اصل دسترس ناپذیری” پرداختند. آنان دریافتند که می توان یک حدّ سرعت برای سردسازی تعریف کرد که از حُصول صفر مطلق جلوگیری به عمل می آورد. بر طبق اصل دسترس ناپذیری، امکان سرد کردن یک سامانه با چندین مرحله متناهی، وجود ندارد. صفر مطلق فیزیکی قابل دسترس نیست؛ زیرا هیچ سیستم شناخته‌شده‌ای نمی‌تواند به آنتروپی صفر برسد. موضوع قانون سوم ترمودینامیک یکی از اساسی‌ترین موضوعات فیزیک معاصر است. این قانون، علوم ترمودینامیک، مکانیک کوانتومی و نظریه‌ی اطلاعات را با هم مرتبط می‌کند و نقطه‌ی تلاقی بسیاری از پدیده‌ها است.

دکتر لوییس ماسانز گفت: یافته های ما نشان می دهد که شما به‌طور واقعی نمی‌توانید یک سیستم را تا دمای صفر مطلق، با استفاده از یک مقدار محدود از منابع سرد کنید و علاوه بر این یافته یک گام فراتر نیز گذاشته‌ایم. ما پس از آن نتیجه گرفته‌ایم که خنک کردن یک سیستم تا صفر مطلق در زمان محدود ممکن نیست. ما همچنان رابطه‌ای بین زمان و کمترین دمای ممکن را ارائه داده‌ایم که این مقدار در واقع همان سرعت سرد شدن سیستم است.

سرعت سردسازی مثل سرعت نور به سرعت صدا در محیط و سرعت ورود انرژی به درون آن بستگی دارد. راه حل پیشنهادی در دنیای اطلاعات کوانتومی قرار دارد. نکته مهم تحقیقات انجام شده این است که می توان به فرآیند سردسازی از دیدگاه یک محاسبه نگاه کرد. سامانه سرد (خُنک) انرژی کمتری دارد و می تواند در حالات کمتری آرایش یابد. لذا سیستمی که از انرژی بالایی بهره می برد، ذراتش می توانند در حالات مختلفی آرایش پیدا کنند. در صفر مطلق، می دانیم که سامانه از چه وضعیتی برخوردار است.

ماسانز افزود: با این شرایط، عمل سردسازی با مشکل اطلاعاتی ارتباط دارد. پس می بایست به پیچیدگی این کار پی برد. نظریه اطلاعات ارتباط نزدیکی با قانون دوم ترمودینامیک دارد؛ طوریکه اطلاعات کوانتومی بصورت موفقیت آمیزی برای تصدیق نسخه های متعددی استفاده شده است. اما قانون سوم ترمودینامیک به این سادگی نیست. توجه به این قانون می تواند در حوزه فناوری کاربردهایی داشته باشد، اما محققان بر این نکته تاکید می ورزند که در حال حاضر، ارزش نظری این قانون بسیار بیشتر است.

ماسانز و همکارش جاناتان اوپنهایم به‌منظور آزمایش میزان پابرجایی و صحت مفروضات قانون سوم ترمودینامیک در هر دو سیستم کلاسیک و کوانتومی در دنیای واقعی، تصمیم به آزمایش این موضوع گرفتند که آیا رسیدن به صفر مطلق در هنگامی که ما زمان و منابع محدود داشته باشیم، از نظر ریاضی امکان‌پذیر است یا خیر. اوپنهایم گفت: فناوری های فعلی فاصله زیادی با حدّ سرعت دارد، اگرچه چارچوبی برای دستگاه های سردسازی فراهم می کند.

این تحقیق تا حدی به کشف سرعت نور شباهت دارد. با خبر بودن از وجود محدودیت گام مهمی به شمار می آید. هیچ‌کس در حال حاضر حتی به مقداری اندکی نیز به حصول این دما یا سرعت‌های سرد شوندگی که به‌عنوان محدودیت‌های فیزیکی سیستم خنک‌کننده در نظر گرفته‌اند، نزدیک نشده است. البته باید در نظر داشته باشیم که شماری از تلاش‌های تأثیرگذار و قابل ملاحظه در این اواخر صورت گرفته است. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature Communications منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی لو/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: iflscience.com

image_pdfimage_print

مشاهدۀ اتمسفر در اطراف یک سیاره فرا خورشیدی

بیگ بنگ: ستاره ­شناسان دانشگاه کیل در انگلستان وجود اتمسفر در اطراف سیاره Gj 1132b را تایید کردند. این سیاره بزرگ­تر از زمین بوده و به دور یک ستاره کوتولۀ سرخ در فاصله ۳۹ سال نوری از زمین، گردش می­ کند.

تصویر هنری از سیارۀ Gj 1132b در مقابل ستاره اش

به گزارش بیگ بنگ، محققان جو این سیاره را با بررسی تغییرات نامحسوس در نور ستاره کوتوله سرخ اندازه ­گیری کردند. ستاره ش­ناسان نیز داده­ ها و عکس­ های جمع ­آوری ­شده توسط تلسکوپی در جنوب اروپا را مورد مطالعه قرار دادند. یکی از محققان بنام “جان ساوث­ورث” گفت: « با اینکه این کشف به معنی یافتن حیات بیگانه نمی­ باشد، اما قدمی بزرگ در این راه محسوب می­ شود. کشف اتمسفر در اطراف سیاره­ ای مشابه زمین و بزرگتر از آن، رصد اولین اتمسفر در تاریخ علم می­ باشد.»

تا به امروز دانشمندان فقط موفق به کشف اتمسفر در اطراف سیاره­ های غول­ پیکر گازی دوردست شده ­اند. با این وجود اخترشناسان نمی­ توانند عناصر تشکیل­ دهندۀ اتمسفر ِ این سیاره را تشخیص بدهند، اما حدس آنها بر این است که احتمالا اتمسفری مشابه ِ زمین داشته باشد. ساوث­ورث ادامه داد: « ما اتمسفرهای محتمل برای این سیاره را شبیه­ سازی کردیم و دریافتیم که مقادیر زیادی از آب و/یا متان در این اتمسفر وجود دارد. این سیاره به مراتب از زمین داغ ­تر و بزرگتر می­باشد، بنابراین یکی از احتمالات این است که ما با یک “دنیای آبی” با اتمسفری از بخار داغ، مواجه هستیم.»

تصویر مقایسه ای از اندازۀ سیاره Gj 1132b در برابر زمین

ستاره میزبان این سیاره یعنی Gliese 1132، ستاره ­ای با حجم پایین است و در طبقه ­بندی متداول از ستارگان قرار می­ گیرد که به میزبانان سیارات مشابه زمین معروفند. ستاره ­های با جرم پایین اغلب فعالیت الکترومغناطیسی شدیدی همراه با شعله­­ ها و تشعشعات دارند که باعث می ­شود، اتمسفر موجود در اطراف سیاره­ های در این منظومه از بین برود. این کشف بیان می ­کند که سیاره ­های مشابه زمین قادر به حفظ اتمسفر خود در منظومه­ های کوتوله سرخی می­ باشند. جزئیات بیشتر این پژوهش که در مجله Astronomical  منتشر شده، بیان می­ کند که شرایط مناسب برای حفظ حیات و زندگی در سیاره ­های دیگر بیشتر از آنچه که گمان می­ رفت، وجود دارد.

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: upi.com

image_pdfimage_print

نمایی از یک ستارۀ فراری

بیگ بنگ: در این نمای فروسرخ خیره کننده ستاره فراری ِ زتا-مارافسای (Zeta Ophiuchi) همچون کشتی‌ای که در دریای کیهانی حرکت می‌کند، کمانی از امواج میان ستاره ای به وجود آورده است.

در این عکس با رنگ کاذب، ستاره‌ی آبی زتا-مارافسای – که تقریبا ۲۰ برابر از خورشید پرجرم‌تر است- در نزدیکی مرکز تصویر قرار گرفته و با سرعت ۲۴ کیلومتر در ثانیه حرکت می کند. در واقع بادهای میان‌ستاره‌ای قدرتمند با فشرده کردن و گرم کردن مواد میان‌ستاره‌ایِ غبارآلود، موجِ قوسی‌شکلِ پیش‌رونده‌ای، به‌وجود آورده‌اند. همچنین در اطراف این موج، ابرهایی از مواد آرام و غیرآشفته وجود دارد. چه چیزی باعث حرکت این ستاره می‌شود؟

به‌نظر می‌رسد ستاره‌ی زتا-مارافسای زمانی عضوی از مجموعه‌ای دوتایی بوده، که ستاره‌ی همدم آن بسیار پرجرم‌تر بوده و در نتیجه‌ عمری کوتاه‌تر داشته است. هنگامی‌که همدهم این ستاره به‌شکل ابرنواختر منفجر شده، زتا-مارافسای را به بیرون پرتاب کرده است. این ستاره که ۶۵ هزار برابر خورشید درخشان‌تر است، حدود ۴۶۰ سال نوری از ما فاصله دارد. اگر اطراف زتا-مارافسای را گرد و غبار تیره فرا نگرفته بود، یکی از درخشان‌ترین ستاره‌های آسمان بود. در این فاصله‌ی تخمین‌زده شده از زتا-مارافسای، عکس حدود ۱٫۵ درجه یا ۱۲ سال نوری را پوشش می دهد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

image_pdfimage_print

چرا آسمان شب سیاه است؟

بیگ بنگ: پارادوکس اولبرس این سوال را مطرح می‌کند که چرا آسمان شب سیاه است؟ با خیره شدن به هر نقطه از آسمان شب، خط دید ما حتماً با تعداد غیر قابل شمارشی ستاره تقاطع پیدا کرده و بنابراین مقدار نامحدودی نور ستاره دریافت می‌کند. بنابراین آسمان شب باید مملو از نور باشد!

به گزارش بیگ بنگ، این حقیقت که آسمان شب سیاه است و نه سفید، پارادوکس کیهانی پیچیده و مهمی را ایجاد می‌کند. اولین کسی که جرات کرد این سوال به ظاهر بچگانه را بپرسد، فیزیکدان آلمانی، هاینریش ویلهلم اولبرس در سال ۱۸۲۳ بود. پاسخ اینطور است که چون عمر کیهان نامحدود نیست و جهان آغازی دارد. برای نوری که به چشم ما می‌رسد، مرزی وجود دارد. نور ِ دورترین ستارگان، هنوز وقت کافی برای رسیدن به چشمان ما نیافته است. اما باعث شگفتی است که نویسنده‌ی آمریکایی داستان‌های معمایی، ادگار آلن پو، نخستین کسی بود که این پارادوکس را حل کرد. او نوشته: « ستارگان بی‌پایان،‌ یعنی فروغ یکنواخت زمینه آسمان، مانند روشنی کهکشان: نیست نقطه‌ای که نباشد ستاره‌ای در آن. پس چرا در آسمان، می‌بینیم فضای تهی در جهات فراوان، دهد این پاسخ را ژرفای جهان، نرسیده است هنوز نوری به ما از آن»

در سال ۱۹۰۱، فیزیک‌دان اسکاتلندی لُرد کلوین، نیز موفق به یافتن پاسخ صحیح گردید. او دریافت که زمانی‌که شما به آسمان شب می‌نگرید، شاهد چیزی هستید که در گذشته اتفاق افتاده و نه آنچه هم‌اکنون هست. زیرا سرعت نور، اگرچه در مقیاس زمینی بسیار زیاد است، اما به هر حال محدود است و برای رسیدن نور از ستارگان دوردست به زمین، زمان لازم است. کلوین محاسبه کرد که برای اینکه آسمان شب درخشان باشد، جهان باید صدها تریلیون سال نوری گستردگی داشته باشد. ولی از آنجا که جهان تریلیون‌ها سال عمر ندارد، بنابراین آسمان ضرورتاً سیاه خواهد بود.(دلیل دیگری نیز برای سیاه بودن آسمان شب وجود دارد و آن مدت عمر محدود ستارگان است که در مقیاس چند میلیارد ساله است).

امروزه با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل، تعیین صحت پاسخ، از طریق تجربی امکان‌پذیر شده است. این تلسکوپ‌های قدرتمند به ما امکان می‌دهند به سؤالاتی پاسخ دهیم که حتی گاهی کودکان نیز می‌پرسند: دورترین ستاره‌ها کجا هستند؟ و چه چیزی فراتر از دورترین ستاره قرار دارد؟ برای پاسخ به این سؤالات، ستاره‌شناسان تلسکوپ هابل را به‌گونه‌ای برنامه‌ریزی کرده‌اند تا وظیفه‌ای تاریخی را به انجام رساند: تهیه‌ی عکسی از دورترین نقاط جهان. این تلسکوپ، برای جمع‌آوری تابش فوق‌العاده ضعیف از دورترین گوشه‌ی جهان، باید عملیاتی بی سابقه را انجام دهد، بزودی نیز تلسکوپ فضایی جیمز وب این وظیفه را به دوش می کشد و می تواند نور اجرام دوردست ِ کیهان را آشکار سازد.

به هر حال این سیاهی، به نوبه‌ی خود در حقیقت تابش پس زمینه کیهانی است. بنابراین پاسخ نهایی به این سؤال که چرا آسمان شب سیاه است، این می‌باشد که آسمان شب در واقع اصلاً سیاه نیست. اگر چشمان ما به گونه‌ای می‌توانست تابش پس زمینه را مشاهده کند و نه فقط نور مرئی را، ما تابش ناشی از خود بیگ بنگ را که تمام آسمان شب را پر کرده است، می‌دیدیم. تابشی که فضاپیماهای WMAP و پلانک آن را به زیبایی به تصویر کشیده است.

سایت علمی بیگ بنگ / منابع بیشتر: scientificamerican.com  , Olbers’s paradox

کتاب جهان‌های موازی، نوشته‌ی میچیو کاکو

image_pdfimage_print

درگاهی که مدل استاندارد را به فیزیک ِ تاریک وصل می‌کند!

بیگ بنگ: فیزیکدانان نظری، فرضیه تازه‌ای را پیش رو‌ گذاشته‌اند که اتصال دنیای فیزیک مرئی با نیروهای پنهان جهانمان را هدف گرفته‌ است: چه می‌شود اگر درگاهی وجود داشته باشد که به مثابه‌ی پلی در فاصله بین مدل استاندارد فیزیک با ماده تاریک و انرژی تاریک قرار گیرد؟

به گزارش بیگ بنگ، این ایده از این قرار است که علت تقلای ما برای فهم چیز‌هایی از قبیل ماده تاریک و انرژی تاریک به این خاطر نیست که آنها وجود خارجی ندارند- بلکه به این دلیل است که ما از درگاهی که از طریق آن ذرات معمولی و این ذرات تاریک با هم در تعاملند، غافل بوده‌ایم. و این چیزی است که به طور علمی قابل‌آزمایش است. ایده وجود درگاه‌ یا پورتال هایی در کیهان ممکن است نسبتا احمقانه به نظر برسد، اما یک لحظه بیایید تکلیف را روشن کنیم؛ ما داریم از درگاه‌هایی با مقیاس کوانتومی و بسیار کوچک حرف می‌زنیم- نه درگاهی که شما بتوانید با یک فضاپیما از وسط آن عبور کنید.

این اولین بار هم نیست که در دنیای فیزیکدانان نظری چنین ذراتی مورد بررسی قرار گرفته اند. علت وجود چنین مفهومی آن است که در فیزیک، فاصله‌ای بزرگ میان آنچه که از آن با نام فیزیک مرئی یاد می‌شود (چیزهایی که اندازه‌گیری و مستقیماً شناسایی می‌کنیم مانند الکترومغناطیس و فوتون‌ها) و فیزیک تاریک٬ که شامل چیزهایی می‌شود که ما اثرات آن را احساس می‌کنیم مثل ماده تاریک و انرژی تاریک، اما به راستی قادر به تعامل با آنها نیستیم. درگاه‌ها، تلاش ما برای شرح چگونگی​ تعامل این دو به ظاهر دنیای جداگانه برای شکل دادن جهان ما، به شمار می‌آیند.

بخش مرئی فیزیک بر محور ۱۷ نوع ذره فهرست شده قرار دارد که مدل استاندارد را شکل می‌دهند. الکترون‌ها، فوتون‌ها و بوزون‌ هیگز از جمله‌ی این ذرات می‌باشند. اما متاسفانه، مدل استاندارد نمی‌تواند همه آنچه را که شاهد رخ دادنش در جهان هستیم، توضیح دهد. نکته مهم آنکه، قادر به توضیح گرانش یا سرعت انبساط جهان نیست. این امر به طرح نیروهای فرضی ماده تاریک و انرژی تاریک منجر شد- که پیش‌بینی می‌شود ۹۵ جهان ما را تشکیل می‌دهند. این میان، تنها یک مشکل وجود دارد- هیچکس تا‌کنون قادر به دیدن یا شناسایی هیچ یک از این نیروها نبوده است.

در این فرضیه مطرح شده که شاید ذرات تاریک و پنهانی وجود دارند که ماده و انرژی تاریک از آن تشکیل گشته و ابزارهای ما از شناسایی این ذرات ناتوانند. آزمایشاتی نظیر، شتاب دهنده هادرونی بزرگ٬ مشغول ِ کار روی این موضوع هستند و با درهم کوبیدن ذرات معمولی امید دارند در این فروپاشی، چیزی از قسمت تاریک فیزیک بیابند. اما تاکنون، دنیای فیزیک تاریک از چنگ ما گریخته است. و این مسئله شکافی بزرگ بر جا می گذارد که محققان مشتاق اند برای تکمیل درک ما از جهان، آن را پر کنند. حال راه حلی بالقوه پیش روی ماست؛ بر طبق این پژوهش جدید محققان ِ موسسه Basic Science در کره جنوبی، نوع تازه‌ای درگاه با نام، درگاه اکسیون تاریک را ارائه کرده اند.

دانشمندان فیزیک نظری از قبل نیز در مسئله‌ی درگاه‌هایی میان دنیای تاریک و مرئی فیزیک به بررسی مشغول هستند، اما تا کنون، تنها دو نوع درگاه مطرح شده بود: درگاه‌های وکتوری و درگاه‌های اکسیون. این درگاه‌ها بر مبنای دو ذره فرضی بخش تاریک قرار دارند که طبق پیش‌بینی محققان ممکن است وجود خارجی داشته‌باشند- اکسیون و فوتون تاریک. فرض می شود که یک اکسیون ذره‌ی بسیار سبکی باشد که وجود آن می تواند برخی مشکلات نظری مدل استاندارد را حل کند. فوتون تاریک نیز به مثابه‌ی ورژنی تاریک از فوتون‌ها می ماند؛ ذراتی که نور مرئی را تشکیل می‌دهند.

فوتون های تاریک اما، به جای آنکه مشابه فوتون های معمولی به تعامل با بار الکترومغناطیسی بپردازند، با به اصطلاح، بار تاریک٬ که احتمالا توسط سایر ذرات قسمت تاریک حمل می‌شود، پیوند برقرار می‌کنند. در گذشته، درگاه‌های اکسیون و وکتوری، به صورت تجربی، در تلاش برای یافتن شواهد این دو ذره مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اما تیم محققان اظهار می‌دارد که درگاه اکسیون تاریکِ آنها می تواند قطعه گمشده پازل باشد. به گفته محققان اگر نوعی کوارک سنگین در مدل استاندارد وجود داشته باشد که آن هم بار تاریک را حمل کند؛ این بدان معناست که قادر به جفت شدن با فوتون‌های تاریک میباشد.

در واقع از طریق این کوارک سنگین، اکسیون‌ها، فوتون‌ها و فوتون‌های تاریک، همگی می‌توانند با یکدیگر در تعامل باشند.( همان طور که در تصویر بالا می بینید.) لی های-سانگ سرپرست این تحقیق گفت:«درگاه اکسیون تاریک اولین پیوند معنادار را بین دو فیزیک که جداگانه مطالعه می‌شدند، ارائه داده و سرنخ ها را به هم وصل می‌کند. این امر بازتفسیر داده‌های قبلی را ممکن ساخته و به طور بالقوه پیشرفتی در جست‌وجوهای مربوط به اکسیون و فوتون‌های تاریک، فراهم می آورد.»

این تیم ایدۀ درگاه را مطرح و چگونگی عملکرد احتمالی آن را مشخص نموده است؛ اما حال، آنها آزمایشات جدیدی را طرح می‌کنند که قادر است با استفاده از درگاه، یک بار برای همیشه بسنجد که آیا به راستی اکسیون‌ها و فوتون‌های تاریک وجود خارجی دارند یا خیر. این ایده‌ است نسبتا جسورانه و تا پیش از آنکه بعدا آزمایش نشود، نشانه‌ای نخواهیم داشت که به راستی چگونه عمل خواهد کرد. اما تا قبل از اینکه راهی برای کشف قسمت تاریک فیزیک بیابیم، تنها نیمی از تصویر کیهان برایمان قابل‌رویت است- به همین خاطر دانشمندان باید به طرح چنین ایده هایی ادامه دهند تا آنکه ایده مناسب را کشف کنند. جزئیات بیشتر این تحقیق در نشریۀ Physical Review Letters منتشر شده است.

ترجمه: شقایق دانه کار/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

image_pdfimage_print

دانشمندان شکل‌گیری ستارگان جدید را رصد می کنند

بیگ بنگ: بر اساس نتایج تحقیقات تیمی به رهبری موسسه‌ی اخترفیزیک جزایر قناری، دقیقترین راه برای اندازه گیری سرعت شکل‌گیری ستارگان در کهکشان ها، استفاده از تابش رادیویی آنها در محدوده فرکانس ۱۰ گیگاهرتز است.

به گزارش بیگ بنگ، تقریبا تمام نوری که در کیهان می‌بینیم نشات گرفته از ستارگانی است که درون ابرهای گازی متراکم در محیط میا‌ن‌ستاره‌ای شکل می‌گیرد. سرعت شکل‌گیری این ستارگان(SFR) به میزان ذخایر گاز موجود در کهکشان و شرایط فیزیکی در محیط میان‌ ستاره‌ای که ستارگان در آن درگیر هستند بستگی دارد. بنابراین اندازه‌گیری سرعت شکل‌گیری ستارگان کلید فهم شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها می‌باشد.

تاکنون رصدهای مختلفی در طول‌ موج‌های مختلف برای اندازه‌گیری سرعت شکل‌گیری ستارگان صورت گرفته که هر کدام مزایا و معایب خود را دارند. امواج مرئی و فرابنفش منتشر شده که قسمتی از آن توسط غبار میان‌ستاره‌ای جذب می‌شود رایج ترین امواج استفاده شده به عنوان ردیاب‌های سرعت شکل‌گیری ستارگان می‌باشند. به دلیل جذب قستی از امواج توسط غبار میان‌ستاره‌ای از ردیاب‌های ترکیبی که دو یا چند تابش متفاوت از جمله فروسرخ به منظور تصحیح جذب گرد و غبار ترکیب می‌کند، استفاده می‌کنند. با این وجود این ردیاب‌ها گاهی قابل اعتماد نیستند چرا که مکانیزم‌های یا منشاءهای دیگری که مرتبط با شکل‌گیری ستارگان عظیم نیستند می‌توانند روی نتایج تاثیر بگذارند و سبب گمراهی شوند.

یک تیم تحقیقاتی بین‌المللی به رهبری فاطمه طباطبایی که متخصص اخترفیزیک موسسه‌ی جزایر قناری می‌باشد آنالیزی با جزئیات از توزیع انرژی طیفی یک کهکشان نمونه ارائه داده است و توانسته برای اولین بار انرژی تولید شده در محدوده‌ی فرکانسی ۱-۱۰ گیگاهرتز را که برای تشخیص سرعت شکل‌گیری ستاره مورد استفاده قرار می‌گیرد، اندازه‌گیری کنند. این محقق می‌گوید: «ما از تابش رادیویی استفاده کرده‌ایم چرا که در مطالعات پیشین میان تابش رادیویی و فروسرخ هبستگی تنگاتنگی شامل بازه‌ای بیش از ۴ سطح قدر تشخیص داده شد.» برای بررسی بیشتر این همبستگی نیاز به مطالعاتی با جزئیات بیشتر بود تا منبع انرژی و فرایندی که این تابش‌های رادیویی مشاهده شده از کهکشان‌ها را تولید می‌کنند بهتر درک شود.

اوا اسچینرر از انستیتوی نجوم ماکس پلانک (MPIA) در هایدلبرگ آلمان می‌گوید: «ما در گروه تحقیقاتی تصمیم گرفتیم تا کهکشان‌های نمونه‌ی کینگ فیش(KINGFISH) را در مجموعه‌ای از فرکانس‌های رادیویی بررسی کنیم.» نمونه‌ی نهایی شامل ۵۲ کهکشان با ویژگی‌های بسیار متفاوت است. ماریتا کراوزه از انستیتوی اخترشناسی رادیویی ماکس پلانک در شهر بن که مسئول رصد‌های رادیویی این کهکشان‌ها با تلسکوپ رادیویی افلسبرگ بود، می‌گوید: «تلسکوپ رادیویی صد متری افلسبرگ با حساسیت بالایی که دارد ابزاری مناسب برای دریافت شارهای رایویی کهکشان‌ها و هر چیز دیگری در فضا است که سرعت گسترش پایینی دارد. ما اسم این پرژه را کین گفیش نامیده‌ایم که به معنای کهکشا‌ن‌های تولید‌کننده‌ی امواج رادیویی است.»

نتایج این پروژه نشان می دهد که تابش رادیویی ۱-۱۰ گیگاهرتز استفاده شده، به چندین دلیل ردیابی ایده‌آل در شکل‌گیری ستارگان است. اولا غبار میان‌ستاره‌ای نمی‌تواند آن را در این فرکانس جذب یا رقیق کند. دوما این تابش توسط ستارگان بزرگ و در طی فازهای متفاوت شکل‌گیری از غبار ستاره‌ای جوان تا منطقه‌ی اچ ۲ (منطقه‌ای شامل گازهای یونیزه شده ) و بقایای ابرنواختر آزاد شده است. و نهایتا نیازی به ترکیب آن با هیچ ردیاب دیگری نیست. به همین دلایل اندازه‌گیری‌ها در محدوده‌ی انتخاب شده روشی دقیق تر برای تخمین سرعت شکل‌گیری ستارگان بزرگ نسبت به ردیاب‌هایی که به طور سنتی استفاده می‌شوند، می‌باشد.

این مطالعه ماهیت فرایند بازخوردی حاصل از فعالیت شکل‌گیری ستاره که عامل اصلی در تکامل ستارگان است را توضیح می‌دهد. فاطمه طباطبایی می‌گوید: «با استفاده از افتراق منشاء زنجیره‌های رادیویی می‌توان نتیجه گرفت که الکترون‌های پرتوی کیهانی(که یکی از اجزای محیط  میان ستاره‌ای است) در کهکشان‌های با سرعت شکل‌گیری ستاره‌ی بالاتر، جوان‌تر هستند. این الکترون‌های کیهانی می‌توانند بادها و جریان‌هایی قدرتمند پدید بیاورند و پیامد‌های مهمی در تنظیم شکل‌گیری ستارگان داشته باشند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Astrophysical منتشر شده است.

ترجمه: معصومه رحیمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: phys.org

image_pdfimage_print

چه زمانی با بیگانگان فضایی ملاقات می کنیم؟

بیگ بنگ: مدتی پیش نیل دگراس تایسون در فضای اینترنت نوشته ­ای با این مضمون ثبت کرد: «من اخترفیزیک­دان شخصی شما هستم.» این نوشته سوالاتی از این قبیل در صفحه شخصی این محقق را برمی ­انگیزد: « آیا شما فکر می ­کنید که ما در ۵۰ سال ِ آینده قادر به تماس با موجودات پیشرفته خواهیم بود؟» اما پاسخ او به این سوال “خیر” بود.

پارادوکس فرمی

فقط در کهکشان راه ­شیری حدود ۱۰۰ میلیارد سیاره وجود دارد. حتی اگر درصد کمی از این سیارات قابل سکونت باشند(که حتی با استانداردهای محافظه کارانه، باید اینطور باشد)، خود احتمال وجود حیات بیگانه در میلیون­ها سیاره و حیات موجودات پیشرفته در صدها هزار سیاره در کهکشان راه ­شیری را افزایش می­ دهد. با توجه به این فرضیات، پارادوکس فرمی این سوال را مطرح می کند که چرا ما تنها به نظر می­ آییم؟

مطالعه ­ای اخیر از سوی دانشگاه ملی استرالیا در سال ۲۰۱۶ نشان می ­دهد که دلیل احتمالی نیافتن حیات بیگانه توسط ما در سیارات دیگر این است که حیات­ های بیگانه در سیارات دیگر نابود شده ­اند. پس حیات ما بر روی زمین فقط به دلیل شانس بالای ما در کیهان می­ باشد. برایان کاکسِ فیزیک­دان اینطور فکر می­ کند که ما به این زودی­ ها موفق به یافتن حیات هوشمند بیگانه نخواهیم شد زیرا که علم بسیار پیشرفته این موجودات، آنها را به نابودی می­ کشاند؛ علم بسیار بالای آنها باعث تولید تکنولوژی­ هایی خواهد شد که این تمدن­ها هنوز از نظر اجتماعی و سیاسی برای مدیریت این تکنولوژی­ها آماده نشده ­اند.

ستاره ­شناسان مرکز کورنل نیز با نظر دگراس موافق می­باشند و بر این عقیده­ اند که زمان بسیار زیادی برای مخابره ­ی سیگنال ارتباطی و دریافت پاسخی از سوی موجودات دیگر مورد نیاز است و حداقل زمان تخمینی شنیدن پاسخی از سوی بیگانگان ۱۵۰۰ سال می­باشد. موسسات ناسا و سِتی-SETI(جستجوی حیات هوشمند) نیز بر این عقیده ­اند که حتی در صورت وجود حیات بیگانه، ممکن است آنها سفینه­ های مناسب برای سفر به منظومه ما را نداشته باشند. یا اگر هم داشته باشند، ممکن است علاقه­ ای به ایجاد ارتباط با تمدن­ های ناشناخته نداشته باشند.

استیون هاوکینگ هرگونه ارتباط اولیه ­ای را خطرناک می­داند و به داستان کریستف کلمب اشاره می­ کند که در زمان تماس تمدن پیشرفته با بومیان منطقه، تمدنی که به گونه ­ای قوانین و دستوراتی را متحمل شد، بومیان منطقه با تکنولوژی بسیار پایین­تر بودند که ممکن است برای ما نیز اتفاق بیافتد. داگلاس واکوچ رئیس شرکت METI International فکر می­ کند که تمدنی که قابلیت سفر میان ستاره­ ای را داشته باشد، در حال حاضر از وجود ما اطلاع دارد و طبعا نمی­ تواند تمدنی متخاصم باشد.

گرچه دگراس سعی در پاسخ به پرسش ما که توانایی انسان را برای کشف تمدن­ های بیگانه به چالش می­ کشید داشت و ارزیابی ­های او بر اساس مسافت­ های میان ستاره ­ای صورت گرفته بود. به نظر می­ رسد اگر ما بتوانیم در تکنولوژی سفرهای فضایی خود تغییراتی اساسی صورت بدهیم، او نیز از اشتباه بودن فرضیه­ اش خوشحال می شود.

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: futurism.com

image_pdfimage_print

معنای واقعی E=mc^2 چیست؟

بیگ بنگ: یک حقیقت عجیب که احتمالاً نمی‌دانستید – جرم هیدروژن، از مجموع جرم‌های پروتون و الکترونی که ذرات تشکیل‌دهنده‌ی آن هستند، کمتر است. نه تنها هیدروژن، بلکه جرم تمام عناصر جدول تناوبی از مجموع اجزاء سازنده‌ خود کمتر است.

حالا یک چالش ذهنی دیگر: اگر دو جسم، که اجزاء سازندشان تا اتم‌هایشان یکسان باشد داشته باشیم، این دو جسم به احتمال زیاد اجرام متفاوت خواهند داشت. چرا؟ پاسخ تمام این سوالات، در دل مشهورترین رابطه‌ی فیزیک است: E=mc^2

همانطور که در ویدیو می‌بینیم، جرم چیزی که از اجزای کوچک‌تری تشکیل شده، با مجموع اجرام آن اجزاء برابر نیست. اگر می‌خواهید از جرم حقیقی ماده سر درآورید، باید به نوع کنار هم قرار گرفتن اجزاء، و حرکت این اجزاء در شی بزرگ‌تر توجه کنید. به عنوان مثال، اگر به اینشتین دو ساعت دقیق می‌دادید –و منظور من از دقیق در حد اتمی است – اما فقط یکی از این دو ساعت کار کند، اینشتین به شما می‌گوید ساعتی که کار می‌کند، جرم بیشتری نسبت به ساعتی که کار نمی‌کند دارد. دلیل این امر چیست؟

تمام انرژی‌ جنبشی حرکت عقربه، انرژی پتانسیل فنرها، و اصطکاک چرخ‌دنده‌ها، براساس قانون E=mc^2 باعث افزایش جرم می‌شوند. اما در همین حین که تمام تمرکزتان را روی عبارت “انرژی پتانسیل برابر است با جرم اضافه” معطوف کرده‌اید، داستان کمتر بودن جرم هیدروژن از اجزای سازنده‌اش را به خاطر آورید. ظاهراً، انرژی پتانسیل می‌تواند منفی هم باشد. اما چطور ممکن است؟ آنطور که در ویدیو توضیح داده می‌شود، فاصله‌ی بسیار ناچیز پروتون و الکترون در اتم هیدروژن باعث کاهش انرژی پتانسیل، حتی تا زیر صفر و مقادیر منفی می‌شود:

دانلود ویدئو

البته از گردش الکترون به دور پروتون، انرژی جنبشی تولید می‌شود، اما حتی این انرژی برای برگرداندن مجموع به صفر کافی نیست. این گزاره درباره‌ی تک تک عناصر جدول تناوبی نیز صادق است. اما اگر خیلی ریز شویم و به جمع جرم‌های اجزاء سازنده‌ی پروتون و الکترون، یعنی کوارک بنگریم، چطور؟ و اگر طبق مدل‌های فیزیکی، خود کوارک‌ها از ذرات بنیادی‌تر تشکیل نشده‌اند، اصلاً کوارک‌ها جرمشان را از کجا می‌آورند؟ نترسید، ویدیوی بالا از PBS Space Time پاسخ تمام این سوالات را می‌دهد، و شما را قدردان معادله‌ای می‌کند که در دل خود، تمام این مسائل را پوشش داده است. هرچقدر بگوییم کم است. ممنونیم آلبرت اینشتین عزیز.

ترجمه: بهروز شجاعیان/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

image_pdfimage_print

سحابی تاریک لیند و حلقۀ بارنارد

بیگ بنگ: شبحِ یک سحابی تاریک و جالب این صحنۀ کیهانی را به وجود آورده است. سحابی تاریکِ لیند ۱۶۲۲ در پایین مرکز در پس زمینۀ کم رنگِ گاز هیدروژن درخشان، به چشم می خورد.

این سحابی در نزدیکی صفحۀ ستارگان راه شیری یعنی نزدیک به آسمانِ حلقۀ بارنارد قرار دارد – حلقۀ بارنارد یک ابر بزرگ در اطراف مجموعه سحابی نشری در کمربند و شمشیر ِ جبار میباشد. بخشی از این حلقه ها تا بالای این چارچوب امتداد پیدا کرده است. اما گرد و غبارِ تیرۀ سحابی لیند ۱۶۲۲ به ما خیلی نزدیکتر از سحابی معروفترِ جبار است، این سحابی فقط ۵۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد. در این فاصله، این میدان دید به عرضِ ۱ درجه کمتر از ۱۰ سال نوری گستردگی دارد.

سایت علمی بیگ بنگ / منبع: apod

image_pdfimage_print

منبع سیگنال های رادیویی اسرارآمیز از فضا میباشد

بیگ بنگ: نزدیک به یک دهه، دانشمندان سعی در رمزگشایی منبع سیگنال های اسرارآمیز رادیویی در کیهان داشتند که با نام انفجار رادیویی سریع(FRB) شناخته می­ شوند. به نظر می رسد بررسی های جدید آنها موثر واقع شده است.

به گزارش بیگ بنگ، این انفجارهای انرژی که فقط چند میلی ­ثانیه عمر دارند، از هر پدیده ­ای که ما تاکنون در کهکشان خود مشاهده کرده­ ایم نورانی ­تر هستند و به نظر می ­آید از راه دورتری آمده باشند. اما برخلاف اینکه بیش از ۲۰ عدد از این سیگنال ها شناسایی و ثبت شده ­اند، دانشمندان هنوز موفق به کشف منبع و علت آنها نشده ­اند. بتازگی محققان با رد کردن هرگونه منبع زمینی، یک قدم به کشف منبع این تشعشعات نزدیک­تر شده­ اند.

هنوز چند فرضیه وجود دارد که برای تشخیص منبع قطعی این سیگنال ها، باید آنها را رد کنیم. یکی از عجیب ترین فرضیه ­ها در این مورد توسط دانشمندان هاروارد در ماه گذشته ارائه شده است که بیان می­ کند احتمالا منبع این سیگنال ها، از سوی بیگانگان می آید. اما اینکه ما می­دانیم منبع این سیگنال ها در فضا می­باشد خود مسئله مهمی است. حتی ممکن است این کشف آشکار به نظر برسد اما فراموش نکنیم که در سال ۱۹۹۸ محققان اعلام کرده بودند که نوعی سیگنال رادیویی جدید فضایی را کشف کردند که بعد از ۱۷ سال متوجه شدند منبع این سیگنال، یک دستگاه مایکروویو در خود ساختمان بود.

دلیل مشکل بودن کشف منبع سیگنال ها این است که ما معمولا آنها را با تلسکوپ­ های رادیویی تک بشقابه می­ یابیم و این تلسکوپ­ ها در صورت تعریف نشدن منبع سیگنال، قادر به دریافت گسترۀ بالایی از آنها هستند. “کریس فلین” از دانشگاه تکنولوژی سوین­برن استرالیا گفت: « تلسکوپ­ های رادیویی تک بشقابۀ مرسوم، در یافتن منبع سیگنال دریافتی که خارج از جو زمین باشد، مشکلات زیادی دارند.»

برای غلبه کردن یک بار و برای همیشه بر این مشکل و رد احتمال زمینی بودن منبع این سیگنال ها، محققان از رادیو تلسکوپ مولنگلو(Molonglo) استرالیایی که سطح دریافتی آن معادل ۱۸ هزار متر مربع است، استفاده کردند. این سطح دریافت عظیم به این معنی است که این تلسکوپ برای دریافت ِ سیگنال رادیویی سریع مناسب می­ باشد، اما در سال ۲۰۱۳ تیم تحقیقاتی متوجه شدند به دلیل ساختار این تلسکوپ، امکان تشخیص سیگنال­ هایی از داخل جو زمین توسط این تلسکوپ وجود ندارد. بنابراین تیم تحقیقاتی، شروع به بررسی داده­ های این تلسکوپ کردند که منبعی برای این تشعشعات رادیویی سریع بیابند.

این تلسکوپ روزانه در حدود ۱۰۰۰ ترابایت اطلاعات جمع­ آوری می­ کند پس بررسی این حجم از اطلاعات کار ساده ­ای نخواهد بود. فرض بر این بود که اگر این تلسکوپ سیگنال­ ها را شناسایی کرده بود، پس به طور قطع منبع آن باید خارج از زمین بوده باشد. در نهایت محققان متوجه شدند که سه سیگنال رادیویی سریع در میان داده ­های این تلسکوپ وجود دارد. این سیگنال­ ها با سیگنال مورد نظر آنها همخوانی کامل داشتند که خود ثابت کرد منبع این سیگنال­ ها از داخل زمین نمی­باشد.

نتایج مطالعه محققان یافته­ های قبلی که امسال صورت گرفت را ثابت می ­کرد که در آن محققان منبع این سیگنال ها را کهکشان کوتوله ­ای در فاصله ۳ میلیارد سال نوری زمین دانسته بودند. اما اکنون جدای از اینکه منبع سه سیگنال جدید یافت­ شده خارج از زمین می­باشد، منبع اصلی آنها همچنان ناشناخته باقی مانده است. داده­ ها نشان می دهد که این سیگنال­ ها از سوی صورت فلکی کشتی­ دم و مار باریک به سمت ما می ­آیند(مشخص شده با سه ستاره سرخ در تصویر بالا)

اکنون تلسکوپ مولنگو به امید آنکه در آینده بینش ­های بیشتری به ما ارائه کند در حال بروزرسانی می­باشد. امیدواریم بتوانیم حتی مکان دقیق این تشعشعات کهکشانی را نیز مشخص بنماییم. “مانیشا کیلب” رهبر تحقیقات در این خصوص گفت: « کشف محل انفجارهای رادیویی کلید فهم علت تولید آنها می­باشد. تنها یک انفجار سیگنالی به کهکشان مشخصی ارتباط داده شده است. ما انتظار داریم تلسکوپ مولنگلو محل دیگر انفجارها را نیز برای ما پیدا کند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در arXiv.org منتشر شده است.

ترجمه: رضا کاظمی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com

image_pdfimage_print