نوری از گذشتۀ کیهان!
بهمن۱۵

نوری از گذشتۀ کیهان!

زمانی که به آسمان شب نگاه می کنیم و به ستاره ها در عمق فضا خیره می شویم شاید به این نکته توجه نکنیم که چقدر این نور با ارزش است، چون از گذشته ی کیهان منتشر شده است! خوشبختانه برای جستجوی کهن ترین نور و شناسایی اجرام فضایی تلسکوپ های کنجکاوی مانند هابل، اسپیز، کوبه، دبلیو مپ، پلانک و … به فضا فرستاده شده و اطلاعات خوبی به بشر داده است. این تصویر که بر پایه ی داده های بدست آمده از ماهواره های کوبه، WMAP و پلانک تکمیل شده است، کهن ترین نور کیهان را نشان می دهد.     به گزارش بیگ بنگ، دانشمندان در سال ۱۹۸۹ تلسکوپ فضایی کوبه را به فضا پرتاب کردند، هدف آنها مطالعه ی اشعه مادون قرمز و مایکروویو از جهان اولیه بود که به تابش زمینه کیهانی معروف است، به گفته ی دانشمندان این تشعشعات پراکنده بقایایی از بیگ بنگ هستند، انفجاری یا واکنش زنجیره ای که باعث شکل گیری کیهان ما گردید. کوبه یک تلسکوپ خاص بود که با سه ابزار مهم برای ردیابی تشعشات بیگ بنگ در جو زمین مستقر شده بود. این سه ابزار هر کدام مسئولیت سنگین به دوش داشتند، یکی به مشاهده اشعه مادون قرمز می پرداخت، دومی به نقشه تابش مایکروویو و سومی طیف تابش پس زمینه کیهانی را اندازه گیری می کرد، همه با هم به ما کمک کردند تا دوران کودکی جهان را بهتر بشناسیم. ذهن های خلاقی مهندسی این تلسکوپ را انجام دادند، این تلسکوپ از پنل های خورشیدی برای جمع آوری نور خورشید و تجدید انرژی استفاده می کرد و هیدروژن مایع نیز از گرم شدن بی رویه آن جلوگیری می کرد، چون بررسی تشعشعات و گرما می توانست تلسکوپ را بیش از حد گرم کند و حتی از کار بیندازد. هر چند تلسکوپ کوبه در مقایسه با تلسکوپ های امروزی که بی نهایت حساس اند کمی قدیمی محسوب می شود، اما دانشمندان با استفاده از داده های آن توانستند نقشه هایی از سراسر آسمان تهیه کنند که در آن اشعه مادون قرمز و مایکروویو بخوبی مشخص بودند. طولی نکشید دانشمندان کشف کردند که تمامی تابش پس زمینه کیهانی از یک نوع نیست و چگونه ساختارهای اولیه کهکشانها شروع به شکل گیری کردند. کوبه شواهدی از بیگ بنگ را نشان داد و اطلاعات مهمی از منشاء کیهان در اختیار بشر گذاشت. این تصویر تابش پس زمینه کیهانی است که بر پایه ی داده های ماهواره WMAP بدست آمده و نوسانات دمایی کهن ترین نور کیهان را، درست ۳۸۰ هزار سال پس از بیگ بنگ نشان می دهد    در ادامه ی این اکتشافات در سال ۲۰۰۳ تلسکوپ فضایی wmap تصاویر جالب و شگفت انگیزی از این نور باستانی رونمایی کرد. تابش پس زمینه...

بیشتر بخوانید
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
کیهان چگونه بوجود آمد؟
فروردین۲۵

کیهان چگونه بوجود آمد؟

این سؤالی است که در طول زمان ذهن بسیاری از انسان ها را درگیر خود کرده است.در حال حاضر جواب های زیادی به این پرسش داده شده است.یکی از معتبر ترین جواب ها که مادر نظریه ای به نام مهبانگ یا انفجار بزرگ می باشد٬بیان کننده ی آن است که تمامی کیهان در زمانی دور در یک نقطه بصورت توده ای چگال و پر جرم انباشته شده بود که این توده در اثر حادثه ای در خود ریزش می کند و انفجاری رخ می دهد که این انفجار را انفجار بزرگ و نقطه ی آغاز کیهان می دانیم. در اینجا به کلیات حوادث رخ داده پس از وقوع این انفجار می پردازیم.   میلیاردها سال پیش تمامی اجرام جهان از جمله ستارگان و کهکشان ها در نقطه ای انباشته شده بودند.پس از مدتی بدلایل ناشناخته ای ، این توده ی منسجم که حجمی ناچیز و جرمی برابر تمام ستارگان وکهکشان های عالم داشت ، تبدیل به موجی عظیم شد و به فضای سرد و بی جان قدم نهاد.(غلبه بر هیچ) واقعه ی تبدیل توده ی منسجم به موج عظیم را انفجار بزرگ (BIG BANG) یا مهبانگ می نامند. مراحل انفجار بزرگ. ثانیه صفر پس از انفجار بزرگ: ایجاد ابعاد جهان.(طول – عرض – ارتفاع – زمان- …)   ثانیه ۴۳-۱۰ پس از انفجار بزرگ: پیدایش نیروهای بنیادین.(جاذبه – گرما – مغناطیس – الکتریسیته)   ثانیه ۳۶-۱۰ پس از انفجار بزرگ: پیدایش ذرّات بنیادین.(کوارک – لپتون – میون – فوتون – نوترینو – پوزیترون …)   ثانیه ۶-۱۰ پس از انفجار بزرگ: پیدایش ذرّات اصلی.(پروتون – نوترون …)   دقیقه سوم: پیدایش نخستین عنصر.(هیدروژن)   بعد از ۳۰۰۰۰۰ سال: کاهش دما به ۳۰۰۰ درجه سانتی گراد. توانایی الکترون ها برای ماندن در مدار هسته ایجاد دومین عنصر(هلیم)   بعد از ۴۰۰۰۰۰: پیدایش سومین عنصر.(لیتیوم)   بعد از یک میلیون سال: تا این لحظه بدلیل فزونی الکترون های رها شده ، کیهان مات بوده و فوتون ها نمی توانستند کیهان را بپیمایند.در این لحظه با جذب الکترون ها به کمک پروتون ها و قرار گیری آن ها در مدار هسته ، فوتون ها توانستند مسافت ها را بپیمایند و کیهان را شفّاف سازند.   بعد از یک میلیارد سال: ایجاد ابر هایی غول پیکر که ماده ی سازنده ی آن هیدروژن و هلیم و لیتیوم و همچنین ذرّات بنیادی اندکی است که هنوز جذب اتم ها نشده اند.   چند میلیارد سال بعد   ابرهای غول آسای هیدروژن و هلیم ، خوشه های کهکشانی را بوجود آوردند. مناطق متراکم تر ، کهکشان ها را ساختند. پیدایش نسل اوّلیّه ی ستارگان. پیدایش عناصر سنگین تر.(بریلیم – بور – کربن – نیتروژن – اکسیژن …) پیدایش دومین نسل از ستارگان.(خورشید ما یکی از...

بیشتر بخوانید
آیا می توان از “هیچ” انرژی استخراج کرد؟
فروردین۲۴

آیا می توان از “هیچ” انرژی استخراج کرد؟

پرسش هوس انگیزی است: آیا می توان از هیچ انرژی استخراج کرد؟  فیزیکدان ها همین تازگی ها فهمیده اند که « هیچ چیز» خلاء اصلا تهی نیست، بلکه آکنده از جنب و جوش است. به گزارش بیگ بنگ، یکی از هواداران این ایده، نابغه ی غیر عادی سده ی بیستم نیکلا تسلا بود، یعنی این ایده که چه بسا خلاء دارای مقادیر بی شماری انرژی باشد. اگر چنین باشد، خلاء خوراک رایگان غایی خواهد بود، و می تواند انرژی نامحدود را به معنای واقعی کلمه از هیچ چیز تامین کند. خلاء به جای این که به عنوان تهی و عاری از هر ماده ای در نظر گرفته شود، به معدن غایی انرژی بدل خواهد شد. تسلا باور داشت که می تواند از خلاء انرژی نامحدود استخراج کند، ادعایی که متاسفانه در یادداشت هایش آن را به اثبات نرساند. نخست، انرژی نقطه ی صفر یا انرژی موجود در خلاء گویی قانون اول ترمودینامیک را نقض می کند. گرچه انرژی نقطه ی صفر از قوانین مکانیک نیوتنی سرپیچی می کند، مفهوم انرژی نقطه ی صفر به تازگی سر بر آورده است. هنگامی که دانشمندان داده های ماهواره پلانک را بررسی کردند، به این نتیجه رسیدند که دست کم ۶۸.۳ درصد کیهان از «انرژی تاریک» ساخته شده است، انرژی خلاء خالص. یعنی بزرگترین منبع ذخیره انرژی در سرتاسر کیهان خلئی است که کهکشان ها را از هم جدا می سازد. ( این انرژی آنقدر عظیم است که کهکشان ها را از هم دور می کند و چه بسا سرانجام در یک بیگ فریز کیهان از هم بدرد.) انرژی تاریک در هر جای کیهان هست، حتی در اتاق نشیمن شما و درون بدنتان. مقدار انرژی تاریک در فضای بیرونی به راستی نجومی است و از تمام ستارگان و کهکشان ها هم بیشتر است. ما همچنین می توانیم مقدار انرژی تاریک در روی زمین را محاسبه کنیم، که مقداری اندک است، آنقدر کم که نمی شود برای توان دادن به ماشین حرکت دائمی مورد استفاده قرار گیرد. تسلا در مورد انرژی تاریک درست می گفت، ولی در مورد مقدار انرژی تاریک بر روی زمین اشتباه می کرد. شاید هم نمی کرد؟ اگر ما از آخرین نظریه ی فیزیک اتمی برای محاسبه مقدار انرژی تاریک در کیهان استفاده کنیم، به عددی می رسیم که با ضریب ۱۰ به توان ۱۲۰ اشتباه است! این یعنی یک با ۱۲۰ صفر در جلوی آن۱ در تمام فیزیک ، تاکنون این بزرگترین ناهمخوانی بین نظریه و آزمایش بوده است. نکته در آن است که هیچ کس نمی داند چگونه «انرژی هیچ چیز» را محاسبه کند. این یکی از مهمترین پرسشها در فیزیک است ( زیرا که سرانجام سرنوشت کیهان ما را تعیین خواهد کرد)، ولی در حال حاضر ما...

بیشتر بخوانید
کهکشانی مرده، فسیلی از جوانی کیهان!
فروردین۲۳

کهکشانی مرده، فسیلی از جوانی کیهان!

اکثر کهکشان‌ها سازه‌های شکل‌دهنده ستاره‌ای با میلیون‌ها یا میلیاردها ستاره هستند، اما کهکشانی کوتوله بنام Segue 1 دانشمندان را به فکر وا داشته، این کهکشان که ۷۵ هزار سال نوری از زمین فاصله دارد، حاوی چند صد ستاره‌ است و طی ۱۳ میلیارد سال، تاکنون ستاره‌ جدیدی تولید نکرده است؛ بنابراین، این کهکشان می‌تواند فسیلی از جوانی کیهان باشد. ۱۳ میلیارد سال قبل جهان ما تاریک بود و هیچ کهکشانی وجود نداشت و تنها هیدروژنی از بیگ بنگ ( انفجار بزرگ ) باقی مانده بود. این جهان اولیه گرم و یونیزه بود و با گذشت زمان گسترش و سرد شد. سپس ۳۸۰ هزار سال بعد از بیگ بنگ پروتون ها با الکترون ها ادغام و اتم های هیدروژن را به وجود آوردند که بلوک های نور بودند. زمانی که ستاره ها و کهکشانها نورشان را در فضا منتشر کردند، این نور توانست در فضا آزادانه حرکت کند و در این زمان شگفت انگیز بود که اولین ستاره ها شعله ور شدند و اشعه آنها به درون اتم ها و یون های گازهای اطراف منتقل شد. این مرحله از تاریخ بنام عصر بازیونیده‌شدن * معروف است و به بسیاری از پرسش های بنیانی پاسخ داده نشده در کیهان شناسی مرتبط است. اما گروهی به رهبری آنا فربل از موسسه فناوری ماساچوست در کمبریج آمریکا  و طبق تحلیل داده‌های تلسکوپ‌های ماژلان رصدخانه لاس کمپاناس در شیلی و رصدخانه کک در هاوایی، نشان دادند که ستارگان موجود در کهکشان کوتوله Segue 1 در اطراف راه شیری عمدتا از هیدروژن و هلیم تشکیل شده‌اند و دارای مقادیر اندک عناصر سنگینی مانند آهن هستند که نشان می دهد این کهکشان در واقع یک فسیل از کیهان اولیه می باشد. این اندازه گیری ها در مقاله ای در مجله اختر فیزیک تایید شده و نشان می دهد تکامل شیمیایی کهکشان Segue 1 از ۱۳ میلیارد سال پیش متوقف شده است. ستاره های این کهکشان بسیار سریع تشکیل شده است. سوال اینجاست که چرا ستاره سازی در آنها متوقف شده است؟ جمیز بوک اختر فیزیکدان می گوید یک کهکشان مانند این باید بتواند میلیون ها ستاره تولید کند، ولی چرا چنین نشده است. اکثر کهکشان‌ها از بازه‌های زمانی شکل‌گیری ستاره‌ای مکرر می‌گذرند؛ زمانی که ستاره‌ای به شکل ابرنواختر منفجر می‌شود، عناصر سنگینی را آزاد می‌کند که منجر به شکل‌گیری ستارگان جوان می‌شود. نوع عناصر آزادشده بستگی به جرم ستاره دارد و ستارگان با جرم بالا که برای مقادیر زمانی کوتاه‌تری زندگی می‌کنند، عناصری مانند منیزیم و کلسیم آزاد می‌کنند. ستارگان با جرم پایین نیز مدت طولانی‌تری زندگی می‌کنند اما عمدتا آهن آزاد می‌کنند. این تصویری از کهکشان کوتوله « Segue 2» میباشد که با توده‌ای نه‌چندان بزرگ از ماده تاریک ترکیب شده‌است. این کهکشان فقط ۱۰۰۰ ستاره...

بیشتر بخوانید