سردترین و گرمترین منطقۀ کیهان کجاست؟
بهمن۱۱

سردترین و گرمترین منطقۀ کیهان کجاست؟

فضا به خودی خود سرد یا گرم نیست، چرا که بدون وجود ماده‌ای با تغییرات حرارتی، دما هیچ معنایی ندارد. از آنجا که…….             گازهای سحابی بومرنگ سرتردین منطقۀ کیهانی را تشکیل داده اند.   فضا به خودی خود سرد یا گرم نیست، چرا که بدون وجود ماده‌ای با تغییرات حرارتی، دما هیچ معنایی ندارد. از آنجا که حدی نهایی برای سرما وجود دارد که همان صفر مطلق یا منفی ۲۷۳.۱۵ درجه سانتیگراد است، امکان ندارد چیزی بتواند از این دما سردتر شود. اما وقتی در مورد حداکثر دمای نظری صحبت می‌کنیم، موضوع کمی فرق می‌کند. با ما همراه باشید تا با سردترین و گرمترین مناطق شناخته شده آشنا شوید.    سردترین منطقه در کیهان سردترین دمایی که بر اساس قوانین فیزیک می‌توان به آن رسید صفر مطلق، یا ۲۷۳.۱۵ – درجه‌ی سلسیوس است. دانشمندان در آزمایش‌های علمی به دماهایی تا یک میلیاردم درجه بالاتر از صفر مطلق نیز رسیده اند اما برای رسیدن به این دماهای باورناپذیر به تجهیزات پیچیده و گران‌قیمتی نیاز است. اما در کیهان سردترین مکان شناخته شده بصورت طبیعی گازهای سحابی بومرنگ میباشند که دمای سردی برابر ۲۷۲.۱ – درجه‌ی سلسیوس دارند. این سحابی که ۵۰۰۰ سال نوری از زمین فاصله دارد در صورت فلکی قنطورس واقع شده و از مرگ ستاره‌ای به‌ وجود آمده که انبساط گازهای سحابی موجب شده دمای آن تا یک درجه بالاتر از صفر مطلق سرد شود. در سال ۲۰۱۳ نیز گروهی از پژوهشگران اعلام کردند گازی کوانتومی متشکل از اتم‌های پتاسیم ایجاد کرده‌اند که دمای آن منفی است، البته این شرایط دمای منفی، بیشتر تعبیری ترمودینامیک است و مربوط به حالت‌هایی می‌شود که انتروپی ماده تا حد بیشینه افزایش یافته و با افزایش بیشتر انرژی، انتروپی کاهش می‌یابد. گرمترین منطقه در کیهان اما گرم ترین نقطه در کیهان به قلب بیگ بنگ باز می گردد، نقطه ی فشرده‌ای از دما و چگالی که جهان ما از آنجا آغاز شده که به آن دمای پلانک می گویند. براساس درک فعلی ما از فیزیک کیهان، این حرارت دمایی برابر دمای فوق العاده ای برابر (۱٫۴۲×۳۲^۱۰) کلوین میباشد. این دما بالاترین دمای مجاز در مدل استاندارد فیزیک ذرات است. به گفته ی دانشمندان این دما فقط زمانی به وقوع می‌پیوندد که ذرات در تعامل با یکدیگر به تعادل گرمایی برسند. برای تصور‌ کردن چنین دمایی و رسیدن به مفهوم آن باید مفهوم تعادل را بدانید. بسیاری از کیهان‌شناسان معتقدند داغ‌ترین دمای واقعی در تاریخ جهان چندین مرتبه خنک‌تر از دمای پلانک است. کیهان‌شناسان براساس مطالعات می‌گویند در اولین لحظات پس از بیگ بنگ، گسترش و انبساط کیهانبه قدری سریع انجام شد که هیچ ذره‌ای قادر به تعامل نبود و در آن لحظات لزوما جهان دمای بسیار پایینی داشت. در کسر کوچکی از ثانیه...

بیشتر بخوانید
اگر سیارات دیگر به جای ماه بودند…؟
دی۱۷

اگر سیارات دیگر به جای ماه بودند…؟

یک کاربر رسانه‌های اجتماعی اهل آلابامای امریکا در فیلم‌هایی که منتشر کرده، نشان داده چنانچه سیارات دیگر منظومه شمسی به جای ماه بودند، از زمین چگونه به نظر می‌رسیدند. در فیلمی که وی ارائه داده، این سیارات متحرک به زمین نزدیک‌ هستند و آسمان را در برگرفته‌اند. این فیلم نشان می‌دهد تعدادی از این اجرام کیهانی به چه میزان از کره خاکی بزرگ‌تر هستند. فیلم جدید توسط «یتی دینامیکس» تولید شده و در آن مریخ، ناهید، نپتون، اورانوس، مشتری و زحل به جای ماه قرار دارند. عطارد در این فیلم به چشم نمی‌خورد زیرا این سیاره خود هم‌اندازه ماه است. شعاع قمر زمین 1738 کیلومتر است و در مقایسه با سیارات دیگر که در این فیلم در فاصله 384 هزار کیلومتری کره خاکی قرار دارند، کوتوله به نظر می‌رسد. مریخ با شعاع 3397 کیلومتری، دو برابر ماه است و اورانوس با داشتن شعاع 25 هزار و 559 کیلومتر، 25 برابر قمر زمین است. این در حالی است که شعاع مشتری 71 هزار و 490 کیلومتر است. با این حال، در صورتی که این سیارات به جای ماه بودند، قمرهایشان با زمین برخورد می‌کرد. به طور مثال، «دیون» که از فاصله 377 هزار کیلومتری حول زحل مدارگردی می‌کند، در صورتی که این سیاره به جای ماه بود، با زمین برخورد می‌کرد. نکته جالب دیگر در صورت وجود سیارات دیگر به جای ماه، اثر گرانشی آن‌ها روی زمین بود. در چنین حالتی، این سیارات جو زمین را از هم می‌دریدند و موجب وقوع جزر و مدها و آتشفشان‌های عظیم بر روی آن می‌شدند. چنانچه مشتری به جای ماه بود، حتی احتمال داشت زمین جان به در نبرد زیرا از هم دریده می‌شد و حلقه‌ای حول این غول گازی را شکل می‌داد. فیلم دوم مبتکر خلاق اهل آلاباما نشان می‌دهد در صورتی که ماه به جای ایستگاه بین‌المللی فضایی بود، چگونه به نظر می‌رسید. ایستگاه بین‌المللی در فاصله 415 کیلومتری و بر فراز زمین واقع شده و نسبتا به آن نزدیک است. زحل به جای ماه   قمرهای زحل   نمایی از ماه زمین منبع...

بیشتر بخوانید
نوترینوها، ذراتی سریع‌تر از نور هستند
دی۱۳

نوترینوها، ذراتی سریع‌تر از نور هستند

یک فیزیکدان دانشگاه جرج میسون امریکا به نام «رابرت اهرلیش» که به تازگی بازنشسته شده، مدعی است نوترینوها به احتمال زیاد «تاکیون» یا ذره‌ای سریع‌تر از نور هستند. به گزارش سرویس علمی ایسنا، پیش از این نیز ادعاهای زیادی از این دست مطرح شده‌ بودند و آخرین آن‌ها مربوط به سال 2011 و زمانی بود که دانشمندان حاضر در آزمایشگاه OPERA در ایتالیا سرعت نوترینوها را اندازه‌گیری کردند و مدعی‌ شدند آن‌ها اندکی سریع‌تر از نور حرکت می‌کنند، با این حال، زمانی که سرعت این ذرات دوباره اندازه‌گیری شد، نتایج اولیه رد شد. ادعای جدید اهرلیش مبنی بر سرعت بالاتر از نور نوترینوها مبتنی بر شیوه‌ای بسیار حساس‌تر از اندازه‌گیری سرعت آن‌ها یعنی یافتن جرم این ذرات است. نتایج حاصله مبتنی بر این موضوع است که تایکون‌ها دارای جرمی خیالی (imaginary mass) یا جرمی منفی به توان 2 هستند. ذراتی با چنین جرمی دارای ویژگی عجیبی هستند زیرا هنگام از دست‌دادن انرژی سرعت می‌گیرند و ارزش جرم خیالی‌شان توسط نسبتی سنجیده می‌شود که از دست‌دادن انرژی را نشان می‌دهد. به گفته اهرلیش، بزرگی جرم خیالی نوترینو 0.33 الکترون ولت یا دو سوم میلیونم جرم الکترون است در نتیجه این ذره بنیادی هنگام حرکت با از دست‌دادن انرژی، سرعتی بالاتر از نور به خود می‌گیرد. این دانشمند نشان داده مشاهدات مختلف از اشعه‌های کیهانی در کیهان‌شناسی و همچنین بررسی‌های انجام‌شده در فیزیک ذرات نیز همین ارزش جرم خیالی را برای نوترینوها ارائه داده‌اند. جزئیات این دستاورد علمی در نشریه Astroparticle Physics قابل‌مشاهده است. منبع...

بیشتر بخوانید
ارتباط میان تشکیل ستاره‌ها و فعالیت هسته‌های کهکشانی!
دی۱۱

ارتباط میان تشکیل ستاره‌ها و فعالیت هسته‌های کهکشانی!

مطالعات صورت گرفته در چند دهه‌ی اخیر نشان می‌‌دهد که تقریبا در مرکز تمامی‌ کهکشان‌ها یک سیاهچاله‌ی ابرسنگین وجود دارد. فعالیت این سیاهچاله‌ها در برخی‌ از کهکشان‌ها باعث به‌وجود آمدن هسته‌ی کهکشانی فعال می‌‌شود. در هسته‌های فعال، گاز و ذرات غبار موجود در نواحی مرکزی کهکشان بر روی یک قرص برافزایشی به سمت سیاهچاله حرکت می‌‌کنند (شکل ١). با فرو افتادن ذرات در چاه پتانسیل سیاهچاله‌ی مرکزی انرژی بسیار زیادی آزاد می‌‌شود که می‌‌تواند تاثیر عمده‌ای بر تحولات کهکشان میزبان داشته باشد. قابل ذکر است که فرایندی که باعث فعالیت این هسته‌ها در برخی‌ از کهکشان‌ها و نه در تمامی‌ آنها می‌‌شود کماکان ناشناخته است. شکل ۱: هسته‌ی فعال کهکشانی که از یک سیاهچاله‌ی سنگین در مرکز و یک قرص برافزایشی تشکیل شده است.   بررسی‌‌های زیادی در مورد تاثیر هسته‌های کهکشانی فعال بر کهکشان میزبان آنها صورت گرفته است. از جمله موضوعات مورد توجه در این زمینه، تاثیر فعالیت هسته‌ها بر شکل گیری ستاره‌های جدید در کهکشان‌های میزبان آنها است. نتایج مطالعات اخیر، از تعداد بیشتر این هسته‌ها در کهکشان‌های  قرمز که ستاره‌زایی در آنها رو به خاموشی است خبر می‌‌داد. این بررسی‌‌ها فعالیت هسته‌ها را مسبب اصلی‌ کند شدن نرخ ستاره‌زایی در کهکشان‌های میزبان و گذار میزبان از کهکشان‌های آبی و ستاره زا به کهکشان‌های قرمز و خاموش می‌‌دانستند. در سناریوی مشترک تمامی‌ این مطالعات، هسته‌های فعال با مصرف گاز سرد موجود در کهکشان‌های میزبان خود، سوخت لازم برای ستاره زایی را مصرف می‌‌کنند و در شرایطی که فعالیت شدیدی داشته باشند با جت‌های رادیویی و تابش‌های خود باقی‌ گاز سرد را از نواحی مرکزی به سمت نواحی بیرون از کهکشان می‌‌رانند. اگر چه این اثرات شدید در بعضی‌ از کهکشان‌های میزبان هسته‌های فعال رخ می‌‌دهد، اما نحوه‌ی انتخاب نمونه‌های مورد بررسی‌ تاثیر عمده‌ای بر نتیجه گیری فوق دارد. مطالعات جدیدتر نشان می‌‌دهند که نتایج فوق می‌‌تواند صرفا به دلیل تعداد بیشتر کهکشان‌های رو به خاموشی در نمونه‌های مورد بررسی‌ باشد و در یک نمونه که شامل هر دو دسته کهکشان‌های ستاره‌زای جوان و کهکشان‌های پیر رو به خاموشی است نتایج متفاوتی می‌توان به دست آورد. در این مقاله ما با در نظر گرفتن نمونه‌ای از کهکشان‌های میزبان هسته‌های فعال در بازه‌ی انتقال به سرخ ۰/۲ تا ۱/۲ به بررسی‌ رابطه‌ی نرخ ستاره‌زایی در کهکشان‌های میزبان و میزان فعالیت هسته‌ها می‌پردازیم. از آنجایی که بازه‌ی انتقال به سرخ در نظر گرفته‌ی ما شامل بازه‌ی زمانی‌ گسترده‌ای می‌‌شود و نحوه‌ی ارتباط ستاره‌زایی و فعالیت هسته در این بازه‌ی زمانی‌ ممکن است به صورت‌های مختلفی‌ صورت بگیرد، ما نمونه‌ی خود را در ۳ بازه‌ی انتقال به سرخ کوچکتر، ۰/۲ تا ۰/۵، ۰/۵ تا ۰/۸ و ۰/۸ تا ۱/۲ بررسی‌ می‌‌کنیم. هسته‌های فعال، طیف وسیعی از طول موج‌ها را در...

بیشتر بخوانید
واحدهای محاسبه فاصله در ستاره شناسی
دی۱۱

واحدهای محاسبه فاصله در ستاره شناسی

واقعیت این است که در نجوم فاصله هایی بررسی می شوند که بسیار بزرگ و عظیم هستند به همین خاطر واحدهای کوچکی مانند متر و کیلومتر کاربرد چندانی ندارند. این فواصل به قدری بزرگ هستند که حتی تجسم آنها برای انسان نیز غیر ممکن است. بنا بر این گزارش، بطور کل ستاره شناسان از ۳ مبنای: واحد نجومی، سال نوری و پارسک برای محاسبه فواصل زیاد بین ستارگان و کهکشان ها استفاده می کنند، که در زیر به اختصار شرح داده شده است. ۱- واحد نجومی (AU): از این واحد معمولا در مقیاسهای منظومه شمسی استفاده می شود، همچنین برای بیان فواصل ستاره های دوتایی نزدیک بهم و سیارات فرا خورشیدی نیز از این واحد استفاده می شود. بعنوان مثال به فاصله زمین تا خورشید یک “واحد نجومی”(Astronomical unit) گفته میشود که برابر با ۱۵۰ میلیون کیلومتر است و کوچکترین واحد فواصل نجومی محسوب میشود. طبق این واحد فاصله پلوتو تا زمین ۴۰ واحد نجومی میباشد. ۲ – سال نوری (LY): “سال نوری” (Light year) یکی از یکاهای پر کاربرد در سنجش فاصله اجرام فضایی و کیهانی میباشد. سال نوری طبق تعریف برابر است با مسافتی که نور در خلاء در مدت یک سال طی می‌کند. بعنوان مثال نزدیک ترین سامانه ستاره ای به ما یعنی آلفا قنطورس حدود ۴٫۳ سال نوری با ما فاصله دارد، یعنی اگر شما با سرعت نور که ۳۰۰ هزار کیلومتر در ثانیه است، به سمت این سامانه ی ستاره ای حرکت کنید از دید ناظر ۴٫۳ سال زمینی در راه هستید. در این تصویر فاصله خورشید تا منظومه آلفا قنطورس را مشاهده می کنید که بر حسب واحد نجومی مشخص شده است.  3– پارسک (PC) : واحد دیگری که از سال نوری بزرگتر است “پارسک”(Parsec) نام دارد، هر پارسک برابر ۳٫۲۶ سال نوری یا ۳۱ تریلیون کیلومتر است. در واقع اگر شما از منظومه‌ی شمسی چنان دور شوید که وقتی به مدار زمین نگاه کنید، اندازه شعاع مدار آن به اندازه یک ثانیه قوسی دیده شود، شما در فاصله‌ی یک پارسکی از زمین قرار گرفته‌اید! بعنوان مثال بر حسب پارسک فاصله ستاره آلفا قنطورس با زمین ۱٫۳ پارسک است. برای فواصل دورتر از کیلو پارسک که برابر ۱۰۰۰ پارسک و یا مگاپارسک که برابر با ۱۰۰۰۰۰۰ پارسک است استفاده می شود. منبع...

بیشتر بخوانید
یک قدم تا بینهایت: آیا جهان های موازی الزاماً از ما بسیار دور هستند؟
آذر۲۸

یک قدم تا بینهایت: آیا جهان های موازی الزاماً از ما بسیار دور هستند؟

احتمالاً تاکنون چیزهایی درباره جهان های موازی شنیده اید. بر اساس نظریات مطرح در کیهان شناسی، این جهان ها در واقع حوزه های فضا-زمانی مستقلی از جهان ما هستند. این حوزه های فضا-زمانی مستقل در ابعادی فراتر از چهار بُعد فضا-زمانی جهان ما در پهنه بیکران کائنات شناورند.شاید تصور کنید که همه این جهان ها از جهان ما بسیار دور هستند و در فواصل فراکیهانی نسبت به جهان ما قرار گرفته اند اما لزوماً چنین نیست. هرچند شاید باور نکنید ولی در واقع برخی از این جهان های موازی ممکن است حتی از فاصله‌ای که شما هم‌اکنون از صفحه مانیتور خود دارید هم به شما نزدیک‌تر باشند! اما ببینیم چگونه؟ راز این معمای شگفت انگیز به حدود دو دهه قبل باز میگردد. در سال 1995 میلادی، دو فیزیکدان به نام‌های ادوارد ویتِن (1) از موسسه مطالعات پیشرفته پرینستون آمریکا و پائول تاونسند (2) از دانشگاه کمبریج انگلستان، نسخه‌های مختلف نظریه مشهور اَبَرریسمان را در فیزیک تعمیم داده و با این کار، نظریه جدیدی به نام “نظریه M” را ارائه دادند (M حرف اول واژه “مادر” یا “اسرارآمیز” به زبان انگلیسی است). بر مبنای نظریه M، کل هستی، یازده بُعدی است که ده بُعد آن، ابعاد مکانی و یک بُعد آن، بُعد زمان است (3). این هستی یازده بُعدی مجموعاً حوزه نامتناهی و اسرارآمیزی به نام اَبَرجهان را تشکیل می‌دهد. براساس نظریه M، جهان ما در واقع یک حباب – یا بهتر بگوییم، یک اَبَرحباب – چهار بُعدی شناور در اَبَرجهان است. اما برمبنای نظریه M علاوه بر اَبَرحباب جهان ما، اَبَرحباب ها یا جهان‌های بی‌شمار دیگری نیز در گستره ابعاد بالاتر اَبَرجهان شناورند ولی ازآنجائیکه این جهان‌ها در خارج از ابعاد جهان ما واقعند متوجه حضور آنها نمی‌شویم. برای درک بهتر این موضوع و با توجه به آنکه ذهن بشر نمی‌تواند بیش از سه بُعد مکانی را تجسم کند، مسأله را به یک بُعد کمتر تقلیل می‌دهیم تا قابل تجسم باشد. فرض کنید جهان ما بجای سه بُعدی، دو بُعدی بود (مثلاً مثل سطح یک کُره). در این صورت ما انسان ها نیز موجوداتی دو بُعدی بودیم که در این جهان یعنی روی سطح این کُره زندگی می‌کردیم. در این مثال، جهان‌های دیگر همانند کُره‌های دیگری هستند که در عرصه بیکران اَبَرجهان سه بُعدی شناورند. آدم‌های دو بُعدی هیچ درک و تصوری از بُعد سوم ندارند. به همین دلیل هم حتی اگر برخی از این کُرات – یا همان جهان‌های دیگر – به کُره آنها بسیار نزدیک هم باشند، بازهم آنها متوجه حضورشان نخواهند شد. این آدم‌های دو بُعدی ممکن است با تلسکوپ‌هایشان قادر باشند تا دوردست‌های روی سطح کُره (جهان) خودشان را هم ببینند ولی از حضور کُرات دیگری که ممکن است حتی بغل گوششان باشند بی‌خبرند. به همین...

بیشتر بخوانید