انرژی تاریک چیست؟

انرژی تاریک شکل غالب انرژی در کیهان است که انبساط پرشتاب جهان را هدایت می‌کند. با این‌ حال، ماهیت آن همچنان ناشناخته است. انرژی تاریک شکلی فرضی از انرژی است که فیزیکدانان آن را پیشنهاد کرده‌اند تا توضیح دهند چرا جهان نه تنها در حال انبساط است، بلکه این کار را با سرعتی بالا انجام می‌دهد.

انرژی تاریک را می‌توان همتای شیطانی نیروی گرانش در نظر گرفت، یعنی یک نیروی ضد گرانش که فشار منفی ایجاد می‌کند که جهان را پر کرده و تار و پود فضازمان را گسترش می‌دهد. انرژی تاریک برخلاف نیروی گرانش که اجرام کیهانی را به سمت یکدیگر می‌کشد، آن‌ها را با سرعت فزاینده‌ای از هم جدا می‌کند. تخمین زده می‌شود که انرژی تاریک بین ۶۸ تا ۷۲درصد از کل انرژی و ماده کیهان را تشکیل می‌دهد و بنابراین، به‌ شدت بر ماده تاریک و ماده روزمره تسلط دارد.

آیا انرژی تاریک را به‌ طور کامل می‌شناسیم؟

تنها پاسخ واقعی به سوال «انرژی تاریک چیست؟»، در حال حاضر نمی‌دانیم است. با‌ این‌ حال، دانشمندان تا حدودی انرژی تاریک را شناخته‌اند و چند نظریه پیشرو برای توضیح آن معرفی کرده‌اند. این نظریه‌ها شامل انرژی خلا فضا، ذره‌هایی که به‌ معنای واقعی کلمه در فضای خالی به‌ وجود می‌آیند و از بین می‌روند و یک نیروی پنجم مسئول فشار منفی که ممکن است باعث انبساط سریع جهان شود، هستند.

احتمال‌های دیگر، طیفی از انواع میدان‌ها هستند که می‌توانند منبع انرژی تاریک باشند، مانند میدان کم‌انرژی معروف به کوینتسنس و میدان‌های تاکیون‌ها که ذره‌های فرضی هستند که سریع‌تر از نور حرکت می‌کنند. این احتمال‌ها در حد فرضیه باقی مانده‌اند، به این معنی که تنها راهی که می‌توانیم واقعا انرژی تاریک را بشناسیم، از طریق شناخت تاثیر آن روی جهان است.

چرا انرژی تاریک بخشی ضروری از کیهان است؟

حدود ۲۵ سال پیش مشخص شد که کیهان در حال انبساط است و با گذشت زمان سرعت آن بیشتر می‌شود. این فرایند از ۵ هزار میلیون سال گذشته در حال رخ دادن است و باعث می‌شود کهکشان ها از یکدیگر دور شوند. اگرچه تمام مشاهده‌های کیهانی ما این پدیده را تایید می‌کنند، هنوز توضیحی برای روند افزایشی انبساط نداریم. با این‌ حال، ویژگی‌های ماده‌ای را که این اثر را ایجاد می‌کند، می‌شناسیم. یعنی باید ماده یا مایعی باشد که بر طبیعت جذب‌کننده گرانش غلبه کند، رقیق باشد و در تمام فضازمان پخش شود.

در سال ۱۹۹۹، فیزیکدانی به اسم «مایکل ترنر»، عنصر فرضی سازنده کیهان را انرژی تاریک نامید. کلمه انرژی برای توضیح روند فعلی انبساط کیهان ضروری است. بدون آن، انبساط کند می‌شود و در نهایت کیهان منفجر می‌شود و فاصله بین کهکشان‌های مشاهده‌شده در ساختار مقیاس بزرگ کاهش می‌یابد.

چگونه می‌دانیم انبساط ناشی از انرژی تاریک فقط به بیگ بنگ مرتبط نیست؟

مدل کیهانی ما یک جهان در حال انبساط را پیش‌بینی می‌کند و در نتیجه وجود رویدادی را که آن را انفجار بزرگ داغ می‌نامیم، پیش‌بینی می‌کند. با این‌ حال، وضعیت فعلی انبساط در زمان ثابت نیست، بلکه در حال افزایش است. بنابراین، نرخ رو به رشد انبساط باید توسط یک عامل متفاوت هدایت شود، چیزی که در مراحل اولیه کیهان یا در زمان‌هایی که کهکشان‌ها شکل می‌گرفتند، عمل نمی‌کرد.

برای اطلاع از مقاله خورشید چقدر داغ است؟ روی لینک کلیک کنید.

چرا انرژی تاریک اینقدر اسرارآمیز است؟

از آ‌‌ن‌ جایی که نمی‌توانیم مستقیما انرژی تاریک را اندازه‌گیری کنیم و حتی نمی‌دانیم از چه چیزی ساخته شده است، فرمول‌بندی آزمایش‌هایی برای شناسایی و مطالعه ماهیت آن واقعا چالش برانگیز است. همچنین مشاهده‌های فعلی با نرخ انبساطی که هابل در حال حاضر نشان می‌دهد، در تضاد است. بنابراین، مطمئن نیستیم که آیا انرژی تاریک در طول زمان تغییر می‌کند یا نه و اگر این اتفاق رخ می‌دهد، چه تاثیری بر پویایی انبساط می‌گذارد. اگرچه سرنخ هایی پیدا کرده‌ایم، هنوز راه طولانی تا پرده‌برداری از ماهیت و ویژگی‌های انرژی تاریک پیش رو داریم.

مظنونان اصلی منشا انرژی تاریک چه هستند؟

بر اساس بیشتر مشاهده‌ها، محتمل‌ترین نامزد مناسب برای انرژی تاریک، ثابت کیهانی است که معمولا به نوسان‌های خلا کوانتومی مربوط می‌شود. این مورد پسندترین (و ساده‌ترین) توضیح برای انرژی تاریک است و در مدل استاندارد کیهان‌شناسی گنجانده شده است. با این‌ حال، پیشنهادهای دیگری مانند میدان‌های اسکالر، گالیله‌ها، اکسیون‌ها، میدان‌های تاکیونیک یا حتی مدل‌های انرژی تاریک دینامیکی وجود دارند.

 

آیا معمای انرژی تاریک در ۱۰ سال آینده حل خواهد شد؟

پیش‌بینی اینکه آیا ترکیب اسرارآمیز انرژی تاریک در چنین مدت کوتاهی حل خواهد شد (بیشتر پروژه‌های بین‌المللی تقریبا همین قدر طول می‌کشند)، دشوار است. با وجود این مطمئن هستیم که برای درک این عضو تشکیل‌دهنده کیهان در مسیر درستی حرکت می‌کنیم.

تلسکوپ‌هایی مانند DES، DESI، Euclid، JWST، رصدخانه ورا روبین و نانسی گریس رومن تلاش می‌کنند با ردیابی ساختار مقیاس بزرگ و اندازه‌گیری با تکنیک‌های مختلف، ماهیت و تکامل انرژی تاریک را در طول زمان رمزگشایی کنند. داده‌های زیادی وجود دارد که ما را در این سفر راهنمایی می‌کند و بدون تردید در درک انرژی تاریک و منشا کیهانی آن در حال پیشرفت هستیم.

انرژی تاریک چه کاری می‌کند و نمی‌کند؟

اگر انرژی تاریک باعث انبساط جهان با سرعت فزاینده‌ می‌شود، آیا نباید ببینیم که لیوان قهوه‌ از ما فاصله می‌گیرد یا متوجه شویم رفت و آمدمان به محل کار هر روز طولانی‌تر می‌شود؟

ما این اتفاق‌ها را تجربه نمی‌کنیم، زیرا اجرام تحت نیروی گرانش مانند ستاره‌ها، منظومه‌های سیاره‌ای، خوشه‌های ستاره‌ای، کهکشان‌ها، خوشه‌های کهکشانی و حتی لیوان قهوه و میز، ظاهرا تاثیر انرژی تاریک را تجربه نمی‌کنند. در مقیاس‌های کوچک، گرانش انرژی تاریک را شکست می‌دهد.

به‌ نظر می‌رسد انرژی تاریک فقط در بزرگ‌ترین مقیاس‌های جهان عمل می‌کند. انبساط جهان نیز پدیده‌ای است که فقط با مشاهده کهکشان‌ها و سایر اجرام کیهانی قابل‌اندازه‌گیری است که توسط خلیج‌های عظیم فضایی به ترتیب میلیون‌ها و میلیاردها سال نوری از هم دور هستند و ده‌ها میلیارد سال نوری با ما فاصله دارند. هرچه فاصله‌ای که این اجرام کیهانی را از هم جدا می‌کند بیشتر باشد، با سرعت بیشتری از یکدیگر دور می‌شوند.

بخواهیم ساده مثال بزنیم، تصور کنید سه نقطه روی یک بادکنک بادنشده می‌کشید. دو نقطه نزدیک به هم و سومی دورتر است. در این قیاس، انرژی تاریک هوایی است که وارد بادکنک می‌شود و بر جاذبه غلبه می‌کند که با کشیده شدن پوسته بادکنک نشان داده می‌شود. همان‌طور که بادکنک باد می‌شود، هر سه نقطه از یکدیگر دور می‌شوند ولی دورترین نقطه با سرعت بیشتری دور خواهد شد.

این درست مانند سه کهکشان است که دوتای آن‌ها نزدیک به هم و سومی دورتر از بقیه قرار دارد. کهکشان دورتر با سرعت بیشتری در حال دور شدن است، زیرا فضای بین آن و دو کهکشان دیگر مثل بادکنک در حال کشیده شدن بوده و فضای بیشتر به معنای انبساط بیشتر است.

در حال حاضر، دانشمندان تخمین می‌زنند که کهکشان‌ها در هر یک میلیون سال، ۰.۰۰۷درصد از یکدیگر دورتر می‌شوند. «اتن سیگل»، اخترفیزیکدان نظری آمریکایی، توضیح می‌دهد که یک جرم کیهانی در فاصله ۱۰۰ میلیون سال نوری با سرعت ۱۳۳۶ مایل در ثانیه (۲۱۵۰ کیلومتر در ثانیه) در حال عقب‌نشینی است. همزمان، یک کهکشان در فاصله یک میلیارد سال نوری از ما ده برابر سریع‌تر، یعنی با سرعتی در حدود ۱۳۳۶۰ مایل در ثانیه (۲۱۵۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه) عقب‌نشینی می‌کند.

سرعت انبساط کهکشان GN-z11 اندازه‌گیری شده است. GN-z11 یکی از قدیمی‌ترین کهکشان‌هایی است که تاکنون کشف شده و چیزی که می‌بینیم مربوط به زمانی است که کیهان فقط ۴۰۰ میلیون سال سن داشت.

تقریبا در فاصله ۳۲ میلیارد سال نوری، انرژی تاریک با چنان سرعتی بافت فضا را گسترش می‌دهد که کهکشان GN-z11 با سرعت تخمینی ۴۲۶۸۸۲ مایل در ثانیه (۶۸۷۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه)، یعنی بیش از دو برابر سرعت نور، در حال دور شدن از ما است.

در حالیکه هیچ چیز نمی‌تواند در فضا سریع‌تر از سرعت نور در خلاء حرکت کند (۱۸۶۲۸۲ مایل در ثانیه یا ۲۹۹۷۹۲ کیلومتر در ثانیه)، انرژی تاریک نشان می‌دهد که خود بافت فضا چنین محدودیت سرعتی ندارد.

وقتی کهکشان‌ها از هم جدا می‌شوند، شکل خود را حفظ می‌کنند و به ‌لطف یکی دیگر از جنبه‌های اسرارآمیز جهان یعنی ماده تاریک، از هم نمی‌پاشند. اگرچه انرژی تاریک و ماده تاریک نام‌های مشابهی دارند و گاهی هر دو به‌عنوان «جهان تاریک» توصیف می‌شوند، به غیر از چند شباهت سطحی، ارتباطی با یکدیگر ندارند.

انرژی تاریک و ماده تاریک: تفاوت آن‌ها چیست؟

انرژی تاریک و ماده تاریک از جنبه‌های اسرارآمیز جهان هستند و هر توضیحی را به چالش کشیده‌اند. هیچ کدام از آن‌ها را نمی‌توان مستقیما شناسایی کرد و وجود آن‌ها از تاثیری که روی ماده مرئی می‌گذارند، استنباط می‌شود. با این‌ حال، درست نیست که انرژی تاریک را صرفا معادل ماده تاریک در نظر بگیریم.

ماده تاریک مثل ماده‌ای که از اتم‌های حاوی پروتون و نوترون ساخته شده است، بخشی از خانواده باریون ذره‌ها که ما را احاطه کرده و به‌ عنوان ماده باریونی شناخته می‌شود، با نور برهم کنش نمی‌کند. بنابراین، ماده تاریک به معنای واقعی کلمه تاریک است. عبارت تاریک در ترکیب ماده تاریک بیشتر به معنای واقعی کلمه استفاده می‌شود و در ترکیب انرژی تاریک صرفا به یک طبیعت مرموز اشاره می‌کند.

مهم‌ترین چیزی که وجود ماده تاریک را ثابت می‌کند، اثر گرانشی آن است که کهکشان‌ها را کنار هم نگه می‌دارد. بدون تاثیر گرانشی ماده تاریک، کهکشان‌ها به‌ قدری سریع می‌چرخند که تاثیر گرانشی ماده مرئی آن‌ها، یعنی ستاره‌ها، سیاره‌ها، گاز و غبار، برای جلوگیری از دور شدن آ‌ن‌ها کافی نخواهد بود.

این یعنی همان‌طور که انرژی تاریک اشیا را در مقیاس بزرگ از هم جدا می‌کند، ماده تاریک کهکشان‌ها را در مقیاس کوچک‌تر کنار هم نگه می‌دارد. از این نظر می‌توانیم فرض کنیم که انرژی تاریک و ماده تاریک تقریبا تاثیر متضاد در جهان دارند.

اگر جهان را یک طناب فرض کنیم، به‌ نظر می‌رسد انرژی تاریک و گرانش در مسابقه طناب‌کشی هستند. رقیب اصلی با بیشترین قدرت کشش ماده تاریک است، ولی قدرت واقعی آن چقدر است؟

از نظر محتوای ماده و انرژی جهان، سهم انرژی تاریک حدود ۶۸ تا ۷۲درصد تخمین زده شده است. در نتیجه، حدود ۲۸ تا ۳۲درصد از بودجه ماده و انرژی جهان از چیز دیگری تشکیل شده است که بخش عمده آن را ماده تاریک و ماده باریونی تشکیل می‌دهد.

طبق گزارش سازمان اروپایی پژوهش‌های هسته‌ای، ماده تاریک با نسبت ۶ به ۱ از ماده باریونی در کیهان بیشتر است. این یعنی حدود ۲۵درصد از بودجه انرژی و ماده کیهان را ماده تاریک تشکیل می‌دهد. بنابراین، به این درک تکان‌دهنده می‌رسیم که ماده تشکیل‌دهنده ستاره‌ها، سیاره‌ها و همه چیزهایی که در اطراف خود می‌بینیم، تقریبا فقط ۵درصد از کل محتوای جهان است.

بنابراین جای تعجب نیست که حل معمای جهان تاریک به دغدغه‌ای مهم برای دانشمندان تبدیل شده است. زیرا وجود آن به این معنی است که ما به معنای واقعی کلمه نمی‌دانیم ۹۵درصد جهان چیست.

چه شواهدی برای انرژی تاریک داریم؟

شناسایی انرژی تاریک از طریق کشف اینکه انبساط جهان در حال شتاب است، توسط دو تیم از دانشمندان که به‌ طور مستقل کار می‌کردند در اواخر دهه ۱۹۹۰ رخ داد. این تیم‌ها در حال بررسی‌ ابرنواخترهای نوع یکم ای بودند. ابرنواخترها انفجارهای کیهانی هستند که هنگام مرگ ستاره‌های پرجرم رخ می‌دهند و از آن‌جایی که به‌ طور یکنواخت نور ساطع می‌کنند، برای اندازه‌گیری فواصل کیهانی عالی هستند.

همان‌طور که جهان منبسط می‌شود، طول موج نوری که از منابع دور بعد از مدت طولانی به زمین می‌رسد کشیده می‌شود. از آن‌جایی که رنگ قرمز با نور موج‌ بلند مرتبط است، این امر منجر به قرمز شدن نور می‌شود که اخترشناسان آن را «انتقال به تابش سرخ» می‌نامند. هر چه منبع نور دورتر باشد، نور آن قرمزتر می‌شود. نور از منابع بسیار دوری که در زمان جوانی جهان وجود داشتند به ناحیه فروسرخ طیف الکترومغناطیسی منتقل می‌شود.

اخترشناسان در حال مشاهده ابرنواخترهای به‌ اصطلاح «شمع استاندارد» بودند تا بتوانند سرعت انبساط جهانی را اندازه‌گیری‌کنند که ثابت هابل نامیده می‌شود. آن‌ها متوجه شدند ابرنواخترهای دوردست‌تری که وقتی جهان بسیار جوان‌تر بود منفجر شده بودند، کم نورتر از حد انتظار بودند.

این بدان معنا بود که این ابرنواخترها دورتر از چیزی هستند که باید باشند که نشان می‌دهد سرعت انبساط جهان در حال افزایش است. این کشف با مشاهده‌های بعدی و اندازه‌گیری میدانی تشعشع‌های باقی‌مانده از زمان انفجار بزرگ به نام «تابش زمینه کیهانی (CMB)» تایید شد.

 

ثابت کیهانی و انرژی تاریک: بدترین پیش‌بینی در تاریخ فیزیک

کشف انتقال به تابش سرخ نور از منابع دور و در نتیجه انبساط جهان توسط ستاره‌شناس معروف ادوین هابل در دهه ۱۹۳۰ آلبرت انیشتین را مجبور کرد تا عاملی به نام ثابت کیهانی (λ) را از معادله‌های خود حذف کند.

وقتی انیشتین فرمول نسبیت عام را در سال ۱۹۱۵ ارائه کرد، از اینکه نشان می‌داد جهان باید در حال انبساط یا انقباض باشد، شگفت‌زده شده بود. از آن‌جایی که این فیزیکدان بزرگ مانند بسیاری در آن زمان طرفدار ایده یک جهان با حالت پایدار بود، این یافته یک مشکل بود.

انیشتین برای حل این مشکل λ ، یک عامل فرضی را معرفی کرد که بعدها آن را به‌ عنوان بزرگ‌ترین اشتباه خود توصیف کرد. این عامل فرضی  یک ضدگرانش برای متعادل کردن گرانش و اطمینان از این بود که جهان مدل‌سازی‌شده پایدار است و در حال گسترش یا انقباض نیست.

بنابراین، ثابت کیهانی به سطل زباله کیهانی انداخته شد ولی مدت طولانی در آن باقی نماند. کشف سرعت رو به افزایش انبساط جهان حتی از کشف هابل نیز شگفت‌انگیزتر بود و کیهان‌شناسان را مجبور کرد تا ثابت کیهانی λ را نجات دهند. امروزه از λ برای نمایش اثر انرژی تاریک استفاده می‌شود، شکل جدیدی از «ضدگرانش» که کیهان را به‌ جای ثابت نگه داشتن از هم جدا می‌کند.

متاسفانه، ثابت کیهانی λ برای کیهان‌شناسان امروزی مثل انیشتین یا شاید حتی بیشتر، دردسرساز شده است. مظنون اصلی λ در حال حاضر انرژی خلا خود فضا است که در واقع فشار منفی بر اجرام کیهانی وارد می‌کند. این یعنی انرژی تاریک در همه جا یکسان است ولی یک مشکل بزرگ در این توضیح وجود دارد.

بین مقدار زیاد انرژی خلا پیشنهادشده توسط نظریه کوانتومی و مقدار λ ارائه‌شده توسط مشاهده تفاوت زیادی وجود دارد. برآورد نظری این انرژی فضای خالی با کمک نظریه میدان کوانتومی حدودا ۱۲۰ ^ ۱۰ × ۱ (۱ با ۱۲۰ صفر) بزرگ‌تر از مقدار λ است که اخترشناسان با مشاهده انتقال به سرخ ابرنواخترها در کیهان مشاهده می‌کنند.

 به‌ همین دلیل است که تخمین λ از نظریه میدان کوانتومی توسط برخی از دانشمندان بدترین پیش‌بینی نظری در تاریخ فیزیک نامیده می‌شود. در همین راستا، اصلاح این رشته از فیزیک و پیشرفت‌های ما در نجوم کمکی به رفع این نابرابری نمی‌کند، بلکه آن را تقویت می‌کند.

چرا انرژی تاریک اینقدر دردسرساز است؟

کشف انبساط جهان توسط هابل جامعه علمی را از جمله انیشتین شوکه کرد. با این‌ حال درک این موضوع که این انبساط در حال شتاب گرفتن است و چیزی به نام انرژی تاریک وجود دارد، واقعا برای فیزیکدانان نگران‌کننده‌تر بود.

این کشف قبل از اواخر دهه ۱۹۹۰ رخ داد، یعنی زمانی که فیزیکدانان تصور می‌کردند همه اشکال ماده و انرژی نیروی گرانش دارند و بنابراین، انبساط جهان در نهایت به ‌لطف تاثیر گرانش آهسته‌تر خواهد شد.

کشف انرژی تاریک و انبساط فزاینده جهان این باور را کاملا تغییر داد. برای درک اینکه چرا این موضوع برای فیزیکدانان دردسرساز است، یک قیاس ساده دیگر را در نظر بگیرید. فرض کنید کودکی را روی تاب هل می‌دهید. فشار اولیه‌ای که وارد می‌کنید مشابه همان چیزی است که دوره اولیه انبساط سریع یا به‌ اصطلاح بیگ بنگ را شروع کرد. تاب در قوس خود به حداکثر معینی می‌رسد که مشابه انبساط سریع فوری است که مشخصه بیگ بنگ است. سپس، شروع به کند شدن می‌کند و کودک و تاب به‌ آرامی متوقف می‌شوند.

تخمین زده می‌شود که تورم اولیه بین ۳۲ - ^ ۱۰ و ۳۳ - ^ ۱۰ ثانیه پس از بیگ بنگ متوقف شده باشد ولی انبساط برای میلیاردها سال پس از آن هرچند بسیار کندتر، ادامه دارد. در این دوره از کیهان، گرانش نیروی غالب بود که باعث به‌ وجود آمدن ساختارهای بزرگ‌تر مثل ستاره‌ها، کهکشان‌ها و خوشه‌های کهکشانی شد. سپس بین ۳ تا ۷ میلیارد سال پیش، این اتفاق جالب رخ داد که انرژی تاریک بر گرانش غلبه کرد و جهان دوباره به‌ سرعت منبسط شد.

دوباره قیاس تاب را در نظر بگیرید. شروع این دومین دوره انبساط مثل این بود که ناگهان و بدون اعمال فشار بیشتر، سرعت تاب بیشتر شود و به نقطه اوج برسد، طوری که انگار گرانش را به چالش می‌کشد. کاری که انرژی تاریک با تار و پود فضازمان در این عصر تحت سلطه انرژی تاریک جهان انجام می‌دهد، مشابه همین فشار خیالی است. اگر نگران هستید که با افزایش سرعت برای کودک روی تاب چه اتفاقی می‌افتد، متوجه خواهید شد که کیهان‌شناسان چقدر نگران تاثیر انرژی تاریک روی سرنوشت جهان هستند.

برای اطلاع از مقاله کوتوله ‌های سفید حقایقی در مورد بقایای متراکم ستاره ‌ها روی لینک کلیک کنید.

چرا درک انرژی تاریک مهم است؟

درک انرژی تاریک برای ساختن یک مدل دقیق از نحوه تکامل جهان در طول زمان، شکلی که به خود می‌گیرد و نحوه پایان یافتن آن، اهمیت زیادی دارد. منشا و سرنوشت جهان توسط چگالی بحرانی آن تعیین می‌شود که مرکز اخترفیزیک و ابر محاسبات Swinburne آن را به‌ عنوان «چگالی متوسط ماده لازم برای متوقف شدن انبساط جهان پس از مدت نامحدود» تعریف کرده است.

اگر چگالی ماده/انرژی جهان با چگالی بحرانی برابر باشد، جهان از نظر هندسی مثل یک ورق کاغذ صاف است. در یک جهان تحت سلطه ماده، چگالی بحرانی بین چگالی موردنیاز یک جهان سنگین در حال فروپاشی و چگالی جهان نوری است که تا ابد منبسط می‌شود.

محتوای کل کیهان بدون انرژی تاریک تنها حدود ۳۰درصد از چیزی است که برای یک جهان مسطح موردنیاز است. اگر جهان توسط بیگ بنگ ایجاد شده باشد، این هندسه‌ای است که باید داشته باشد. زیرا تورم اولیه جهان را از نظر هندسی مثل یک ورق کاغذ صاف کرده است. اضافه کردن انرژی تاریک به بودجه انرژی و جرم جهان به‌ اندازه کافی آن را بالا می‌برد تا جهان تخت باشد و در ساده‌ترین مدل‌های تورم کیهانی، چگالی جهان را به چگالی بحرانی نزدیک می‌کند.

قبل از معرفی انرژی تاریک، کیهان‌شناسان تصور می‌کردند که در نهایت کشش گرانش بر انبساط کیهان غلبه خواهد کرد. این می‌تواند به چند پایان احتمالی برای جهان منجر شود که یکی از آن‌ها مه‌‌رمب است. بر اساس این نظریه، جهان شروع به انقباض می‌کند و درون خود فرو می‌ریزد. شتاب انبساط جهان این ایده را رد می‌کند. اگر انرژی تاریک به شتاب دادن به انبساط کیهان ادامه دهد، به‌ جای انقباض بزرگ، سرنوشت آن ممکن است یک شکاف بزرگ باشد.

در این سناریو، انرژی تاریک در نهایت بر تمامی نیروهای بنیادی جهان، گرانش، الکترومغناطیس و نیروهای هسته‌ای قوی و ضعیف، غالب می‌شود. در نتیجه هر چیزی که در حال حاضر توسط این نیروها به هم متصل شده‌اند یعنی کهکشان‌ها، سیاره‌ها، انسان‌ها و حتی پروتون‌ها و نوترون‌هایی که اتم‌ها را می‌سازند، از هم می‌پاشند.

نتیجه

این جهان مملو از شگفتی هاست که ماده تاریک و انرژی تاریک جزوی از آن هستند. کیهان عجایبی زیادی را در خود جای داده است که دانشمندان و ستاره شناسان با مطالعه و بررسی توسط ابزار علم نجوم مانند تلسکوپ در پی کشف شگفتی ها هستند. شما هم میتوانید با خرید تلسکوپ از رصد آسمان و شگفتی های آن لذت ببرید. خرید تلسکوپ در سایت موسسه طبیعت آسمان شب با بهترین قیمت و کیفیت بسیار آسان و راحت امکان پذیر است.

برای دانلود مقاله انرژی تاریک چیست؟ روی لینک کلیک کنید.

منبع: سایت موسسه طبیعت آسمان شب و انرژی تاریک چیست؟

سن جهان چقدر است؟

سن جهان تقریبا ۱۳.۸ میلیارد سال است ولی سن دقیق آن هنوز مشخص نیست. آنچه می‌دانیم این است که جهان به احتمال زیاد کمتر از ۱۴ میلیارد سال قدمت دارد. ماموریت‌های مختلف در تحقیق‌های خود تخمین‌های متفاوتی را به ‎‌دست آورده‌اند. داده‌های ماموریت پلانک آژانس فضایی اروپا که بین سال‌های ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۳ جمع‌آوری شد، نشان می‌دهد که جهان ۱۳.۸۲ میلیارد سال قدمت دارد.

بر اساس مشاهده‌های تلسکوپ کیهان‌شناسی آتاکاما در شیلی، سن کیهان چند صد میلیون سال کمتر و ۱۳.۷۷ میلیارد سال، برآورد شده است. با این‌ حال، ستاره‌شناسان دانشگاه کاردیف در بریتانیا معتقد هستند که بی‌ثباتی در این اندازه‌گیری با سن به‌ دست‌آمده توسط ماموریت پلانک مطابقت دارد.

اگر اندازه‌گیری‌های بحث‌برانگیز نرخ انبساط کیهان درست باشد، کیهان ممکن است جوان‌تر باشد. نبود قطعیت به این دلیل نیست که روش‌های موجود برای اندازه‌گیری سن جهان بد هستند، بلکه هنوز چیزهایی درباره جهان وجود دارد که نمی‌دانیم.

یک قرن پیش فرض بر این بود که جهان ابدی و ایستا است. سپس در سال ۱۹۲۴، «ادوین هابل» با استفاده از بزرگ‌ترین تلسکوپ جهان در آن زمان یعنی تلسکوپ ۱۰۰ اینچی (۲.۵ متری) هوکر در رصدخانه مونت ویلسون در کالیفرنیا، کشف کرد که تقریبا همه کهکشان‌ها در حال دور شدن از ما هستند. جهان در حال انبساط است و این پیامدهای عمیقی دارد.

اگر انبساط جهان کهکشان‌ها را از هم دور می‌کند، بنابراین در گذشته باید به هم نزدیک‌تر بوده باشند. اگر انبساط را به‌ اندازه کافی به عقب برگردانیم، هر کهکشانی باید از یک نقطه در فضا و زمان منشا گرفته باشد. این نقطه بیگ بنگ است، یعنی لحظه‌ای که جهان ایجاد شد. یک جهان در حال انبساط نمی‌تواند ابدی باشد، ولی باید تاریخ شروع قطعی داشته باشد. بدون یک ساعت کیهانی که بتوان به آن رجوع کرد، اخترشناسان مجبور هستند سن جهان را کشف کنند و تلاش‌های آن‌ها همچنان ادامه دارد.

آیا ممکن است جهان بیش از ۱۴ میلیارد سال قدمت داشته باشد؟

بعید است که جهان بیش از ۱۴ میلیارد سال سن داشته باشد. اگر جهان قدیمی‌تر باشد، باید مدل استاندارد کیهان‌شناسی، به‌ اصطلاح لامبدا-سی دی ام را که جهان در حال گسترش فعلی ما را توصیف می‌کند، کنار بگذاریم. همچنین، شواهد دیگری وجود دارد که نشان می‌دهد عمر جهان کمتر از ۱۴ میلیارد سال است. مثلا دورترین ستاره‌ها و کهکشان‌ها که تا ۱۳.۵ میلیارد سال پیش وجود داشته‌اند، جوان و از نظر شیمیایی نابالغ به نظر می‌رسند. این دقیقا همان چیزی است که انتظار داریم کمی بعد از تشکیل آن‌ها و کیهان ببینیم.

 

جهان قابل‌ مشاهده چقدر بزرگ است؟

یک تصور غلط رایج این است که چون هیچ چیزی در فضا سریع‌تر از سرعت نور حرکت نمی‌کند، شعاع جهان قابل‌ مشاهده باید برابر با سن جهان یعنی تقریبا ۱۳.۸ میلیارد سال باشد. با این‌ حال، در واقعیت جهان قابل‌ مشاهده، منطقه‌ای از فضا که نور آن برای رسیدن به ما زمان داشته است، ۴۶.۵ میلیارد سال نوری است. این چطور ممکن است؟

در حالیکه سرعت نور حداکثر سرعت ممکن در فضا است، خود فضا چنین محدودیت سرعتی را ندارد. دورترین نقاط جهان مرئی بسیار سریع‌تر از سرعت نور از ما دور می‌شوند و به جهان قابل‌مشاهده اجازه متورم شدن می‌دهند. کهکشانی که نور آن ۱۳.۵ میلیارد سال پیش آغاز شد، مثل کهکشانی که توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب مشاهده شد، اکنون بسیار دورتر است. زیرا از زمانی که آن نور از آن خارج شد، فضا گسترش پیدا کرده است.

کیهان در مقایسه با زمین چقدر قدمت دارد؟

کیهان با عمر تقریبا ۱۳.۸ میلیارد سال، قدمت بسیار بیشتری نسبت به زمین دارد. بر اساس روشی به نام تاریخ‌سنجی رادیومتریک که میزان واپاشی رادیواکتیو ایزوتوپ‌ها را در یک نمونه اندازه‌گیری می‌کند تا سن آن را تعیین کند، سن زمین ۴.۵ میلیارد سال برآورد شده است.

قدیمی‌ترین سنگ‌های روی زمین ۴.۲ میلیارد سال سن دارند. سنگ‌های قدیمی‌تر از طریق تکتونیک صفحه بازیافت شده‌اند. دانشمندان تاریخ‌سنجی رادیومتریک را روی سنگ‌های ماه و شهاب‌سنگ‌ها نیز انجام داده‌اند و تمامی داده‌ها نشان می‌دهند که سن منظومه شمسی، از جمله زمین و تمام سیاره‌ها، ۴.۵ میلیارد سال است.

برای اطلاع از مقاله خورشید چقدر داغ است؟ روی لینک کلیک کنید.

آیا ستاره‌هایی با عمر بیشتر از کیهان وجود دارند؟

ادعاهایی وجود دارد که تعداد کمی از ستاره‌ها پیرتر از کیهان به‌ نظر می‌رسند. این غیرممکن به‌ نظر می‌رسد ولی اگر درست باشد، به این معنی است که کیهان‌شناسی استاندارد اشتباه است. یکی از این ستاره‌های معروف متوشالح است که به‌ طور دقیق‌تر با نام HD 140283 شناخته می‌شود و در فاصله ۱۹۰ سال نوری از ما قرار دارد. این ستاره حاوی چند عنصر سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم اولیه‌ای است که از آن تشکیل شده و ستاره‌شناسان در ابتدا عمر آن را ۱۶ میلیارد سال تخمین زدند.

با این‌ حال، به‌ جای نادرست بودن کیهان‌شناسی، محتمل‌تر است که درک ما از فرایند پیر شدن ستاره‌ها کاملا درست نباشد. تحلیل‌های بعدی مدل‌های چرخه عمر ستاره‌ها را ارتقا داده و یک مقاله علمی اخیر در این زمینه سن متوشالح را حدود ۱۲ میلیارد سال تعیین کرده است.

چگونه سن جهان را با استفاده از تابش زمینه کیهانی (CMB) اندازه‌گیری می‌کنیم؟

در طول چند صد هزار سال اول کیهان، جهان مثل یک سوپ داغ و پلاسمایی از ذره‌های باردار و تشعشع بود. در این سوپ، ماده تاریک به‌ عنوان جرم غالب کیهان، شروع به کشیده شدن به هم کرد و دانه‌های گرانشی کهکشان‌ها و خوشه‌ها را تشکیل داد.

همان‌ طور که امواج عظیمی در کیهان موج می‌زدند، پلاسما همراه با آن‌ها کشیده می‌شد و به اطراف می‌چرخید. درست مثل اقیانوس، ترکیبی از موج‌های بلند و کوتاه وجود داشت.

در چهارصد هزار سال، جهان به‌ اندازه‌ کافی سرد شد تا پلاسما خنثی شود. در این زمان، الکترون‌ها به پروتون‌ها پیوستند و اولین اتم‌های هیدروژن را ایجاد کردند. در نتیجه، جهان شفاف شد و تابش آزادانه در آن جریان پیدا کرد. امروزه این تابش را به عنوان تابش زمینه کیهانی می‌بینیم. امواجی که در کیهان اولیه وجود داشتند در این تابش به‌‌ شکل تغییرهای دمایی کوچک هستند.

کیهان‌شناسان بر اساس فیزیک گرانش و پلاسما قادر هستند اندازه و ترکیب امواج در جهان اولیه را محاسبه کنند. با این‌ حال، نحوه مشاهده این امواج روی زمین به چگونگی گسترش جهان در سیزده میلیارد سال گذشته، به‌ ویژه به انحنای فضا و نرخ انبساط که توسط ثابت هابل تعیین شده است، بستگی دارد.

بنابراین، با مقایسه اندازه زاویه‌ای که می‌بینیم با نحوه درک ما از رفتار این امواج پلاسما، چیزی که می‌آموزیم ثابت هابل است.

اندازه‌گیری CMB ثابت هابل ۶۷ کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک است. با اندازه‌گیری نور ابرنواخترها، اخترشناسان به مقدار متفاوت ۷۳ کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک می‌رسند. بسته به اینکه کدام درست است، چه تاثیری روی سن جهان دارد؟

در نظریه‌های کیهان‌شناسی، ثابت هابل عددی است که مقیاس جهان را تعیین می‌کند. با فرض برابر بودن فاکتورهای دیگر، ثابت هابل بزرگ‌تر عموما به‌ معنای جهان جوان‌تر است.

بنابراین، جهانی با ثابت هابل km/s/Mpc ۷۳ حدود ۹۲درصد سن یک جهان با ثابت هابل ۶۷ است (۱۲.۶ میلیارد سال در مقابل ۱۳.۸ میلیارد سال). مشکل واقعی تنش هابل نیست، بلکه قطعیت در این اندازه‌گیری‌ها است.

تفاوت ثابت هابل معمولا زیاد است، بنابراین این دو عدد از نظر آماری همپوشانی دارند. ادعاهای کنونی این است که بی‌ثباتی‌ها در حال حاضر به‌ اندازه‌ای کوچک هستند که دو سنی که به‌ دست می‌آوریم سازگار نیستند. بنابراین یک مشکل ساده (مثل دست کم گرفتن بی‌ثباتی‌ها) یا عمیق (چیزی عجیب در حال رخ دادن در جهان است) وجود دارد.

اخیرا، مقاله‌ای توسط راجندرا گوپتا از دانشگاه اتاوا منتشر شده است که در آن استدلال می‌کند بررسی کهکشان‌های دور با JWST، وجود ستاره‌هایی که ظاهرا بیشتر از ۱۳.۸ میلیارد سال عمر دارند و پدیده‌ای به نام «نور خسته» نشان می‌دهد که عمر جهان در واقع ۲۶.۷ میلیارد سال است. آیا این نظریه جدید الزام‌های نظریه‌هایی را که تلاش می‌کنند مدل استاندارد کیهان‌شناسی را که در کتابچه راهنمای انقلاب کیهانی ارائه کرده‌اید به چالش بکشند، برآورده می‌کند؟

این مدل کیهانی جدید پیچیدگی قابل‌ توجهی را برای حل مساله کهکشان‌های بزرگ در جهان اولیه اضافه می‌کند. آیا این پیچیدگی واقعا قابل‌توجیه است؟

بیشتر کیهان‌شناسان احساس می‌کنند که مشاهده‌های JWST احتمالا به ایرادهای ایده‌های ما درباره شکل‌گیری کهکشان‌ها در مراحل اولیه کیهان اشاره می‌کنند و نه مشکلی در خود جهان. همچنین، ویژگی‌های اضافه‌شده مانند نور خسته، با مشاهده‌ها مطابقت ندارند. به یاد داشته باشید، اگر قرار باشد یک کیهان‌شناسی پیشنهادی جدید را جدی بگیریم، باید همه مشاهده‌های قبلی و جدید را توضیح دهد. این مدل جدید هنوز این کار را نکرده است و احتمالا نخواهد کرد.

چگونه عمر جهان را می‌دانیم؟

مهم‌ترین نکته درباره جهان در حال انبساط این است که هرچقدر یک کهکشان دورتر باشد، سریع‌تر از ما دور می‌شود. هابل و ستاره‌شناس و کشیش بلژیکی «ژرژ لومتر»، به‌طور مستقل این رابطه را از نظر ریاضی کمیت‌سنجی کردند که به‌عنوان قانون هابل-لومتر شناخته می‌شود.

این قانون می‌گوید سرعتی که یک کهکشان از ما دور می‌شود، برابر است با فاصله کهکشان ضرب در ثابت تناسب (ثابت هابل یا H0) که نرخ انبساط جهان را نشان می‌دهد. اگر مقدار دقیق H0 را داشته باشیم، می‌توانیم تاریخ جهان را به عقب برگردانیم و زمان وقوع بیگ بنگ را محاسبه کنیم.

بنابراین، برای محاسبهH0  باید قادر به اندازه‌گیری فاصله از کهکشان‌ها و سرعت عقب‌نشینی آن‌ها (سرعت دور شدن از ما) باشیم. برای اندازه‌گیری فاصله از کهکشان‌های دور از «شمع‌های استاندارد» استفاده می‌کنیم. شمع‌های استاندارد اجرامی هستند که درخشندگی استاندارد و به‌ راحتی قابل‌پیش‌بینی دارند. دو نمونه خوب عبارتند از ستاره‌های متغیر دلتا قیفاووسی و ابرنواخترهای نوع یکم ای.

ستاره‌های متغیر دلتا قیفاووسی که توسط ستاره‌شناس هاروارد به اسم «هنریتا سوان لیویت» در اوایل قرن بیستم کشف شدند، نوعی ستاره‌ تپنده هستند که تپش آن‌ها باعث تغییر درخشندگی آن‌ها به‌ صورت دوره‌ای می‌شود. لیویت متوجه شد هر چه دوره تغییر ستاره طولانی‌تر باشد، روشن‌تر است.

بین دوره تغییر ستاره‌ متغیر دلتا قیفاووسی و درخشندگی ذاتی آن یک رابطه مستقیم وجود دارد. بنابراین وقتی این ستاره را در آسمان شب مشاهده می‌کنیم، زمان بین اوج‌های روشنایی آن را اندازه‌گیری می‌کنیم تا حداکثر درخشندگی ذاتی آن را کشف کنیم. سپس چون می‌دانیم چقدر باید روشن باشد، این روشنایی را با میزان روشن یا کم‌نور بودن آن در آسمان شب مقایسه می‌کنیم تا فاصله آن را تعیین کنیم.

ابرنواخترهای نوع یکم ای نیز همین‌طور هستند. آن‌ها انفجار کوتوله‌های سفید یعنی بقایای ستاره‌ای بسیار متراکم هستند و درخشندگی قابل استانداردسازی دارند. از آن‌ جایی ‌که ابرنواخترها بسیار درخشان‌تر از ستاره‌های قیفاووسی هستند، می‌توان از آن‌ها برای تعیین فاصله تا کهکشان‌ها در محدوده بسیار بیشتر استفاده کرد.

سرعت کهکشانی را که با انبساط کیهانی از ما دور می‌شود، می‌توان از انتقال به سرخ آن اندازه‌گیری کرد. هرچه کهکشان از ما دورتر باشد، نور آن بیشتر به قرمز منتقل می‌شود. همچنین هرچه کهکشان دورتر باشد، سرعت عقب‌نشینی آن بیشتر است. بنابراین، انتقال به سرخ به‌ شدت به سرعت عقب‌نشینی وابسته است.

ستاره‌شناسان فاصله و سرعت عقب‌نشینی میلیون‌ها کهکشان را اندازه‌گیری می‌کنند و سپس اعداد به‌ دست‌آمده را در قانون هابل-لمایر قرار می‌دهند تا نرخ انبساط جهان را محاسبه کنند. در ادامه بر اساس این نرخ، زمان کیهانی را به عقب برمی‌گردانند تا سن کیهان را پیدا کنند.

تنش هابل

یک راه دیگر برای اندازه‌گیری سن کیهان اندازه‌گیری تابش زمینه کیهانی (CMB)، تابش باقی‌مانده از بیگ بنگ، است. جهان در ۳۸۰ هزار سال اول به‌ قدری داغ و متراکم بود که فوتون‌های منتشرشده توسط بیگ بنگ به دام افتاده بودند و مدام الکترون‌های آزاد را پراکنده می‌کردند.

وقتی جهان به‌ اندازه‌ای سرد شد که هسته‌های اتم بتوانند بیشتر الکترون‌ها را جذب کنند و اتم‌های کاملی را تشکیل دهند، این فوتون‌ها توانستند بدون مانع در فضا حرکت کنند.

در نتیجه این اتفاق، جهان شفاف شد و تشعشعی که پس از ۳۸۰ هزار سال منتشر شد، همان چیزی است که ما امروز به‌ عنوان CMB می‌بینیم. انبساط جهان CMB را به طول موج‌های مایکروویو در ۲.۷۳ درجه بالاتر از صفر مطلق سرد کرده است.

دانشمندان با مطالعه نوسان‌های دما در CMB که ناشی از توزیع اولیه ماده و ماده تاریک است، می‌توانند چگالی ماده و انرژی در جهان و مقدار H0 را اندازه‌گیری کنند. سپس می‌توانند این ارقام را در معادله فریدمن قرار دهند که نسبیت عام را در انبساط جهان در نظر می‌گیرد. نتیجه به‌ دست‌ آمده سن جهان را نشان می‌دهد.

ماموریت پلانک که بین سال‌های ۲۰۰۹ و ۲۰۱۳ انجام شد، دقیق‌ترین تصویر را از CMB ارائه کرده و H0 را ۶۷ کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک محاسبه کرده است. به‌ عبارت دیگر، هر ۱ میلیون پارسک فضا (۱ پارسک برابر با ۳.۲۶ سال نوری است. بنابراین، ۱ میلیون پارسک ۳.۲۶ میلیون سال نوری است) در هر ثانیه ۶۷ کیلومتر منبسط می‌شود. دانشمندان بر اساس این عدد استنباط کردند که جهان ۱۳.۸ میلیارد سال سن دارد.

با این‌ حال، ستاره‌شناسان با استفاده از شمع‌های استاندارد مانند متغیرهای قیفاووسی و ابرنواخترهای نوع یکم ای، سرعت H0 را ۷۳ کیلومتر در ثانیه در هر مگاپارسک محاسبه کرده‌اند. این تفاوت به تنش هابل معروف است و هیچ‌کس نمی‌داند که چرا نرخ انبساط بسته به نحوه اندازه‌گیری آن متفاوت است.

اگر ۷۳ درست باشد، سن جهان صدها میلیون سال کمتر است. این مساله مشکل‌ساز است، زیرا در این صورت ستاره‌هایی وجود دارند که پیرتر از کیهان به‌ نظر می‌رسند. با فرض اینکه تنش هابل یک خطای اندازه‌گیری نیست، دانشمندان گمان می‌کنند که برای توضیح دادن آن به فیزیک نوین نیاز داریم.

برای اطلاع از مقاله باد خورشیدی چیست و چگونه روی زمین اثر می‌گذارد؟ روی لینک کلیک کنید.

کیهان چند ساله خواهد شد؟

دانستن اینکه بیگ بنگ چه زمانی رخ داده است، سن کنونی جهان را به ما می‌گوید. سوال این است که کیهان چند ساله خواهد شد؟ آیا پایانی خواهد داشت؟

کیهان‌شناسان مطمئن نیستند که چه اتفاقی خواهد افتاد. همه چیز به ماهیت انرژی تاریک، نیروی اسرارآمیزی که باعث انبساط شتابان جهان می‌شود، بستگی دارد. اگر این انبساط بی‌وقفه ادامه پیدا کند، پایان جهان زودتر از آنچه انتظار داریم به‌ شکل یک شکاف بزرگ که در آن بافت فضا از هم پاشیده می‌شود، حدود ۲۲ میلیارد سال دیگر رخ خواهد داد.

با این‌ حال اگر انرژی تاریک ضعیف شود و شتاب کاهش پیدا کند یا حتی متوقف شود، جهان عمر طولانی‌تری خواهد داشت. اگر جهان به‌ طور پیوسته به انبساط خود ادامه دهد یا با نیروی انقباضی گرانش به تعادل برسد، احتمالا می‌تواند برای همیشه زنده بماند.

بعد از ۲ تریلیون سال، همه کهکشان‌های فراتر از ابرخوشه محلی ما که از نظر گرانشی محدود شده‌ است، بر فراز افق کیهانی ناپدید می‌شوند. جایی که جهان با چنان سرعتی در حال گسترش است که حتی نور هم نمی‌تواند به آن برسد.

تقریبا ۱۰۰ تریلیون سال دیگر، شکل‌گیری ستاره‌ها به پایان خواهد رسید. در حدود ۴۳ ^ ۱۰ سال دیگر (یعنی ۱ با ۴۳ صفر)، پروتون‌های درون هسته‌های اتم شروع به فروپاشی می‌کنند که نشان‌دهنده پایان ماده خواهد بود. سرانجام پس از حدود ۱۰۰ ^ ۱۰ سال (معروف به گوگول)، حتی سیاهچاله های بسیار پرجرم نیز تبخیر می‌شوند و تنها چیزی که باقی می‌ماند فوتون، نوترینو، الکترون و احتمالا ماده تاریک خواهد بود.

اگر به‌ هر نحوی انرژی تاریک خاموش شود که امکان آن وجود دارد اگر انرژی تاریک میدان انرژی متغیری به نام میدان اسکالار باشد، گرانش می‌تواند دوباره بر جهان مسلط شود و کاری کند که دوباره به حالت مه‌رمب برگردد. با‌ این‌ حال، معلوم نیست این اتفاق چه زمانی ممکن است رخ دهد.

 

نتیجه

نتیجه می گیریم که عمر کیهان همان کمتر از 14 میلیارد سال می تواند باشد و خیلی نظرات و راه ها برای اندازه گیری سن جهان پیشنهاد شده است. تلسکوپ نیز در تشخیص سن جهان توانست کمک های زیادی را به دانشمندان کند و در خصوص اندازه گیری سن کیهان توانست نظریه های جدیدی را ایجاد کند. شما هم اگر علاقمند به نجوم و فضا دارید می توانید با خرید تلسکوپ از رصد آسمان و شگفتی های آن لذت ببرید. شما می توانید خرید تلسکوپ مد نظر خود را در سایت موسسه طبیعت آسمان شب با بهترین قیمت و کیفیت تجربه کنید.

برای دانلود مقاله سن جهان چقدر است؟ روی لینک کلیک کنید.

کوتوله های سفید حقایقی در مورد بقایای متراکم ستاره ‌ها

کوتوله های سفید اجرامی هستند که وقتی ستاره‌هایی مثل خورشید سوخت خود را به‌ طور کامل مصرف کنند، باقی می‌مانند. این اجساد ستاره‌ای متراکم و کم نور در واقع آخرین مرحله قابل‌ مشاهده تکامل ستاره‌های با جرم کم و متوسط هستند.

به‌ گفته ناسا، در حالیکه بیشتر ستاره‌های پرجرم در نهایت به ابرنواختر تبدیل می‌شوند، یک ستاره با جرم کم یا متوسط، با جرم کمتر از حدود ۸ برابر خورشید، در نهایت به یک کوتوله سفید تبدیل خواهد شد. به‌ گفته محققان، تقریبا ۹۷درصد از ستاره‌های کهکشان راه شیری در نهایت به کوتوله سفید تبدیل خواهند شد.

به‌ گفته دانشگاه ایالتی نیومکزیکو (NMSU)، یک کوتوله سفید در مقایسه با خورشید ما جرم کربن و اکسیژن مشابه دارد، اگر چه اندازه آن بسیار کوچک‌تر و تقریبا مشابه زمین است.

طبق گفته ناسا، دمای کوتوله سفید می‌تواند از ۱۰۰ هزار کلوین فراتر رود (که حدود ۱۷۹۵۰۰ درجه فارنهایت است). با وجود دمای بالا، کوتوله های سفید درخشندگی کمی دارند. زیرا بسیار کوچک هستند. برای آشنایی بیشتر با این پدیده جذاب، تا انتهای مقاله با ما همراه باشید.

نحوه به‌وجود آمدن کوتوله های سفید

ستاره‌های رشته اصلی، از جمله خورشید، از ابرهای غبار و گاز تشکیل شده‌اند که توسط گرانش کنار هم قرار گرفته‌اند. نحوه تکامل ستاره‌ها در طول عمرشان به جرم آن‌ها بستگی دارد. پرجرم‌ترین ستاره‌ها با جرمی هشت برابر خورشید یا بیشتر، هرگز به کوتوله سفید تبدیل نخواهند شد. در عوض، کوتوله های سفید در پایان عمر خود در یک ابرنواختر خشن منفجر می‌شوند و یک ستاره نوترونی یا سیاه‌چاله از خود باقی می‌گذارند.

با  این‌ حال، ستاره‌های کوچک‌تر مسیر آرام‌تری را طی می‌کنند. ستاره‌های با جرم کم تا متوسط مانند خورشید، در نهایت به غول‌های قرمز متورم می‌شوند. سپس لایه‌های بیرونی خود را در حلقه‌ای به نام سحابی سیاره‌ای می‌ریزند (دانشمندان در ابتدا فکر می‌کردند که سحابی‌ها شبیه سیاره‌هایی مانند نپتون و اورانوس هستند). هسته‌ای که باقی می‌ماند یک کوتوله سفید خواهد بود، یعنی پوسته‌ای از یک ستاره که در آن همجوشی هیدروژنی رخ نمی‌دهد.

ستاره‌های کوچک‌تر مانند کوتوله‌های سرخ، به حالت غول سرخ نمی‌رسند. آن‌ها به‌ سادگی تمام هیدروژن خود را می‌سوزانند و این فرایند را با تبدیل شدن به یک کوتوله سفید کم‌رنگ خاتمه می‌دهند. با این‌ حال، تریلیون‌ها سال طول می‌کشد تا یک کوتوله‌ سرخ سوخت خود را مصرف کند که بسیار بیشتر از عمر ۱۳.۸ میلیارد ساله جهان است. بنابراین، هیچ کوتوله‌ سرخی هنوز به کوتوله سفید تبدیل نشده است.

 

ویژگی‌های کوتوله سفید

وقتی سوخت یک ستاره تمام می‌شود، دیگر فشار رو به بیرون ناشی از فرایند همجوشی را تجربه نمی‌کند و به سمت درون خود فرو می‌ریزد. بر اساس دایره‌المعارف نجوم دانشگاه سوینبرن استرالیا، کوتوله های سفید تقریبا جرم مشابه خورشید و شعاع هم‌اندازه زمین دارند. در نتیجه در کنار ستاره‌های نوترونی و سیاه‌چاله‌ها، از متراکم‌ترین اجرام در فضا هستند.

به‌گفته ناسا، گرانش روی سطح یک کوتوله سفید ۳۵۰ هزار برابر گرانش زمین است. یعنی یک فرد ۱۵۰ پوندی (۶۸ کیلوگرمی) روی زمین، روی سطح یک کوتوله سفید ۵۰ میلیون پوند (۲۲.۷ میلیون کیلوگرم) وزن خواهد داشت.

کوتوله های سفید به این چگالی باورنکردنی می‌رسند، زیرا آن‌قدر فشرده فرو می‌ریزند که الکترون‌هایشان به هم کوبیده می‌شوند و چیزی را تشکیل می‌دهند که «ماده تباهیده» نامیده می‌شود.

ستاره‌های سابق تا زمانی به فروپاشی ادامه می‌دهند که خود الکترون‌ها فشار به سمت بیرون کافی برای متوقف کردن فروپاشی فراهم کنند. هر چه جرم بیشتر باشد، کشش به سمت داخل بیشتر است. بنابراین، یک کوتوله سفید با جرم بیشتر شعاع کمتری نسبت به همتای کم‌جرم خود دارد. در نتیجه، هیچ کوتوله سفیدی پس از ریختن بیشتر جرم خود در مرحله غول سرخ نمی‌تواند از ۱.۴ برابر جرم خورشید بیشتر باشد.

وقتی یک ستاره متورم شده و به یک غول سرخ تبدیل می‌شود، نزدیک‌ترین سیاره‌های خود را می بلعد. با این‌ حال، بعضی از آن‌ها زنده می‌مانند. فضاپیمای اسپیتزر ناسا نشان داد که حداقل ۱ تا ۳درصد از ستاره‌های کوتوله سفید اتمسفر آلوده دارند که نشان می‌دهد مواد سنگی در آن‌ها افتاده است.

«جی فریحی»، محقق کوتوله سفید در دانشگاه لستر در انگلستان، به سایت Space.com گفت: «در جست‌وجوی سیاره‌های مشابه زمین، سیستم‌های متعددی را شناسایی کرده‌ایم که کاندیدای عالی برای نگهداری از آن‌ها هستند. وقتی این سیاره‌ها به‌ عنوان کوتوله های سفید باقی بمانند، قابل‌ سکونت نخواهند بود ولی امکان دارد قبلا در دوره‌ای حیات روی آن‌ها وجود داشته است.»

در یک مورد هیجان‌انگیز، محققان ماده سنگی را هنگام سقوط به درون کوتوله سفید مشاهده کردند. «بوریس گانسیکه»، اخترشناس دانشگاه وارویک در انگلستان، به Space.com گفت: «این هیجان‌انگیز و غیرمنتظره است که می‌توانیم این نوع تغییر شگرف را در مقیاس‌های زمانی انسانی ببینیم.»

 

سرنوشت یک کوتوله سفید

بسیاری از کوتوله های سفید در تاریکی نسبی محو می‌شوند و در نهایت تمام انرژی خود را از دست می‌دهند و به‌ اصطلاح به کوتوله‌ های سیاه تبدیل می‌شوند. در مقابل، آن‌هایی که منظومه مشترکی با ستاره‌های همدم دارند ممکن است به سرنوشت دیگری دچار شوند. اگر کوتوله سفید بخشی از یک سیستم دوتایی باشد، ممکن است بتواند مواد را از ستاره همدم به سطح خود بکشد. این افزایش جرم کوتوله سفید نتایج جالبی خواهد داشت.

یک احتمال این است که جرم اضافه‌شده می‌تواند باعث فروپاشی کوتوله سفید به یک ستاره نوترونی بسیار چگال‌تر شود. نتیجه انفجاری‌تر دیگر، ابرنواختر نوع یکم ای است. همان‌طور که کوتوله های سفید مواد را از ستاره همدم به سمت خود می‌کشد، دما افزایش می‌یابد و در نهایت باعث ایجاد یک واکنش فرار می‌شود که در یک ابرنواختر خشن منفجر می‌شود و کوتوله سفید را نابود می‌کند. این فرایند به‌ عنوان «مدل انحطاط منفرد» ابرنواختر نوع یکم ای شناخته می‌شود.

برای اطلاع از مقاله خورشید چقدر داغ است؟ روی لینک کلیک کنید.

در سال ۲۰۱۲، محققان توانستند از نزدیک پوسته‌های گاز پیچیده‌ای را که یک ابرنواختر نوع یکم ای را احاطه کرده بود، با جزئیات دقیق ببینند. «بنجامین دیلدی»، نویسنده اصلی این مطالعه و ستاره‌شناس در شبکه تلسکوپ جهانی رصدخانه لاس کامبرس در کالیفرنیا به space.com گفت: «ما برای اولین بار واقعا شواهد دقیقی از پیش‌ساز یک ابرنواختر نوع یکم ای را دیدیم.»

اگر همدم به‌ جای یک ستاره فعال، کوتوله های سفید دیگری باشد، دو جسد ستاره‌ای با هم ادغام می‌شوند و آتش‌بازی آغاز می‌شود. این فرایند به‌ عنوان «مدل انحطاط دوگانه» ابرنواختر نوع یکم ای شناخته می‌شود.

در مواقع دیگر، کوتوله های سفید ممکن است کافی مواد از همدم خود بگیرد تا برای مدت کوتاهی در یک نوا یعنی یک انفجار بسیار کوچک‌تر، مشتعل شود. از آن‌جایی‌ که کوتوله سفید دست‌نخورده باقی می‌ماند، وقتی به نقطه بحرانی رسید، می‌تواند چند بار این روند را تکرار کند و بارها و بارها ستاره در حال مرگ را به زندگی برگرداند.

«پرزمک مروز»، ستاره‌شناس دانشگاه ورشو لهستان، به Space.com گفت: «آن‌ها درخشان‌ترین و متداول‌ترین فوران‌های ستاره‌ای در کهکشان هستند و معمولا با چشم غیرمسلح می‌تواند مشاهده‌شان کرد.»

نتیجه

ستاره شناسان و اخترشناسان در مورد کوتوله های سفید مطالبی را بررسی کرده اند که ما در این مقاله به چند نمونه این مطالعات اشاره کردیم. شما هم میتوانید همزمان با مطالعه این مطالب آسمان را بوسیله تلسکوپ تماشا کنید و این شگفتی ها را ببینید. خرید تلسکوپ در انواع مدل با بهترین قیمت و کیفیت در سایت موسسه طبیعت آسمان شب امکان پذیر است. اگر می خواهید خرید تلسکوپ را با خیالی راحت و آسوده خرید کنید حتما به سایت ما مراجعه کنید.

برای دانلود مقاله کوتوله های سفید حقایقی در مورد بقایای متراکم ستاره ‌ها روی لینک کلیک کنید.

منبع: سایت موسسه طبیعت آسمان شب و کوتوله های سفید حقایقی در مورد بقایای متراکم ستاره ‌ها

باد خورشیدی چیست و چگونه روی زمین اثر می‌گذارد؟

باد خورشیدی، جریانی مداوم از پروتون‌ها و الکترون‌های بیرونی‌ترین لایه خورشید به اسم «تاج» است. به‌ گفته مرکز پیش‌بینی آب و هوای فضایی سرویس ملی هواشناسی (SWPC)، این ذره‌های باردار در حالت پلاسما با سرعتی از حدود ۲۵۰ مایل (۴۰۰ کیلومتر) در ثانیه تا ۵۰۰ مایل (۸۰۰ کیلومتر) در ثانیه، در منظومه شمسی می‌وزند.

وقتی باد خورشیدی به زمین می‌رسد، انبوهی از ذره‌های باردار را به داخل مغناطیس کره و در امتداد خطوط میدان مغناطیسی زمین، به سمت قطب‌ها می‌فرستد. برهم‌کنش این ذره‌ها با جو زمین شفق‌های درخشانی را در بالای مناطق قطبی ایجاد می‌کند. تا انتهای این مقاله با ما همراه باشید تا این پدیده را بهتر بشناسید.

کشف باد خورشیدی

وجود باد خورشیدی برای اولین بار توسط اخترفیزیکدان پیشگام به اسم «یوجین پارکر»، پیشنهاد شد که ماموریت کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا به افتخار او نام‌گذاری شده است. پارکر در سال ۱۹۵۷ به‌ عنوان استادیار در دانشگاه شیکاگو مشغول کار بود که متوجه شد تاج فوق گرم خورشید از نظر تئوری باید ذره‌های باردار را با سرعت بالا ساطع کند. این گرمای شدید یکی از مرموزترین جنبه‌های رفتار خورشید است و فیزیکدانان خورشیدی هنوز به‌ طور دقیق نمی‌دانند که چرا جو خورشید از سطح آن داغ‌تر است.

نظریه پارکر توضیح می‌دهد که در تاج خورشید، پلاسما به‌ طور مداوم گرم می‌شود و دمای این ناحیه به ۳.۵ میلیون درجه فارنهایت (۲ میلیون درجه سانتی‌گراد) می‌رسد. در نهایت، پلاسما به‌ قدری داغ می‌شود که گرانش خورشید دیگر نمی‌تواند آن را نگه دارد. بنابراین، پلاسما به‌ عنوان باد خورشیدی به فضا پرتاب می‌شود و میدان مغناطیسی خورشید را نیز همراه خود می‌کشد.

نظریه پارکر در آن زمان به‌ طور گسترده مورد انتقاد قرار گرفت. پارکر می‌گوید: «اولین داور مقاله گفت پیشنهاد می‌کنم پارکر به کتابخانه برود و قبل از اینکه بخواهد مقاله‌ای درباره موضوعی بنویسد، آن را مطالعه کند. زیرا این کاملا مزخرف است.»

شواهد پشتیبانی‌کننده از این نظریه در نهایت توسط اخترفیزیکدان، «سوبرامانیان چاندراسخار»، ارائه شد که ده‌ها سال بعد رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا به افتخار او نام‌گذاری شد. اگرچه چاندراسخار به ایده ذره‌ها علاقه‌ای نداشت، نظریه پارکر را پذیرفت. زیرا نتوانست هیچ مشکلی در محاسبه‌های ریاضی او پیدا کند.

سپس در سال ۱۹۶۲، فضاپیمای مارینر ۲ ناسا وجود ذره‌های باد خورشیدی را در طول سفر به زهره شناسایی کرد. علاوه‌بر جریان‌های ثابت باد خورشیدی، خورشید گاهی مقادیر زیادی از ذره‌های باردار را یک‌باره دفع می‌کند. این رویداد که به‌ عنوان فوران پر یا خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) شناخته می‌شود، می‌تواند باعث ایجاد طوفان‌های ژئومغناطیسی در محیط اطراف زمین شود که با منظره زیبای شفق قطبی مرتبط هستند. این رویداد همچنین ممکن است باعث خراب شدن شبکه‌های برق، شبکه‌های مخابراتی و ماهواره‌هایی شود که دور زمین می‌چرخند.

 

باد خورشیدی تا کجا می‌وزد؟

باد خورشیدی در منظومه شمسی بسیار فراتر از مدار پلوتون می‌رود و حباب بزرگی به نام هلیوسفر را تشکیل می‌دهد. به‌گفته ناسا، همان‌طور که هلیوسفر حرکت می‌کند، شبیه یک بادنمای کیسه‌ای است. طبق بیانیه آژانس فضایی اروپا، نزدیک‌ترین مرز هلیوسفر حدود ۱۰۰ واحد نجومی از خورشید است. یک واحد نجومی، میانگین فاصله زمین تا خورشید و معادل تقریبا ۹۳ میلیون مایل یا ۱۵۰ میلیون کیلومتر است.

هلیوسفر به‌ عنوان یک سپر محافظ عمل می‌کند و از ما در برابر پرتوهای کیهانی متشکل از ذره‌های پرانرژی که می‌توانند به سلول‌های زنده آسیب برسانند، دفاع می‌کند.

پرتوهای کمیک خارج از منظومه شمسی ما تولید شده و تقریبا با سرعت نور شعله‌ور می‌شوند. بدون حباب محافظ، این قطعه‌های اتم پرانرژی بی‌وقفه زمین را بمباران می‌کردند. ریچارد مارسدن فیزیکدان می‌گوید: «بدون هلیوسفر، زندگی بدون تردید به‌ طور متفاوتی تکامل پیدا می‌کرد و شاید اصلا تکامل پیدا نمی‌کرد.»

 

سرعت باد خورشیدی چقدر است؟

اگر چه باد خورشیدی به‌ طور مداوم از خورشید می‌وزد، ویژگی‌های آن مانند چگالی و سرعت در طول چرخه ۱۱ ساله فعالیت خورشید متفاوت است. در طول این چرخه، تعداد لکه‌های خورشیدی، سطوح تشعشع و جزر و مد مواد خارج‌شده از حداکثر خورشیدی به حداقل خورشیدی می‌رسد.

این تغییرها بر خواص باد خورشیدی، از جمله قدرت میدان مغناطیسی، سرعت حرکت، دما و چگالی آن تاثیر می‌گذارند. طبق گزارش وب‌سایت پیش‌بینی هوای فضا یعنی SpaceWeatherLive.com، میانگین سرعت ثابت باد خورشیدی در زمین حدود ۱۹۰ مایل (۳۰۰ کیلومتر) در ثانیه است.

فضاپیمای مارینر ۲ هنگام عبور از کنار زهره نه تنها وجود باد خورشیدی را تشخیص داد، بلکه دو جریان متمایز باد خورشیدی را نیز شناسایی کرد که یکی سریع و دیگری کند بود. به‌ گفته ناسا، جریان آهسته حدود ۲۱۵ مایل بر ثانیه گزارش شد، در حالیکه جریان سریع سرعتی دو برابر آن داشت.

منشا جریان سریع باد خورشیدی در سال ۱۹۷۳ با استفاده از تصاویر اشعه ایکس گرفته‌شده از تاج خورشیدی توسط ایستگاه فضایی اسکای‌لب شناسایی شد. عامل بادهای سریع خورشیدی سوراخ‌های تاجی هستند. این سوراخ‌ها مناطق خنک‌تر خورشید با ساختار خط میدان مغناطیسی باز هستند که به باد خورشیدی اجازه می‌دهد تا نسبتا به‌ آسانی فرار کند.

برای اطلاع از مقاله خورشید چقدر داغ است؟ روی لینک کلیک کنید.

بادهای خورشیدی بسیار سریع ممکن است در طی رویدادهای خروج جرم از تاج خورشیدی (CME) ایجاد شوند. طبق گزارش SpaceWeatherLive.com، در طول CME، سرعت باد می‌تواند به بیش از ۶۰۰ مایل (۱۰۰۰ کیلومتر) در ثانیه برسد.

با وجود سرعت‌ خیره‌کننده‌ بعضی از جریان‌های باد خورشیدی، باد خورشیدی کندتر است که دانشمندان را گیج کرده است. «جیم کلیمچاک»، فیزیکدان خورشیدی در مرکز پرواز فضایی گودارد ناسا در شهر گرین‌بلت ایالت مریلند، در بیانیه‌ای گفت: «باد خورشیدی کند از جنبه‌های زیادی یک راز بزرگ‌تر است.»

ماموریت اولیس ناسا که در سال ۱۹۹۰ به فضا پرتاب شد، هنگام پرواز در اطراف قطب‌های خورشید سرنخ‌هایی را از منشا جریان بادهای آهسته جمع‌آوری کرد. این فضاپیما کشف کرد که در دوره‌های حداقل فعالیت خورشیدی، باد خورشیدی عمدتا از استوای خورشید منشا می‌گیرد.

طبق بیانیه ناسا درباره کاوشگر خورشیدی پارکر و تولد باد خورشیدی، همان‌طور که چرخه خورشیدی به سمت حداکثر خود پیش می‌رود، ساختار باد خورشیدی از دو سیستم متمایز، سریع در قطب‌ها و کند در استوا، به یک جریان مخلوط و ناهمگن تغییر می‌کند.

کاوشگر خورشیدی پارکر در طول ماموریت هفت ساله خود با هدف رصد خورشید به بررسی این معما خواهد پرداخت. کلیمچاک می‌گوید: «این نوید بزرگی برای آشکار کردن یک درک جدید بنیادی است.»

   

تاثیرهای باد خورشیدی

تاثیرهای ستاره بادخیز ما در سراسر منظومه شمسی احساس می‌شود. «نیکی فاکس»، مدیر بخش هلیوفیزیک در مقر ناسا می‌گوید: «به‌ نظر من، اگر خورشید عطسه کند، زمین سرما می‌خورد. زیرا ما همیشه تاثیر اتفاق‌هایی را که روی خورشید رخ می‌دهد، به ‌لطف باد خورشیدی حس می‌کنیم.»

باد خورشیدی عامل منظره خیره‌کننده نور شفق در اطراف مناطق قطبی است. در نیمکره شمالی این پدیده را شفق‌های شمالی (aurora borealis) می‌نامند، در حالیکه این پدیده در نیمکره جنوبی به شفق‌های جنوبی (aurora australis) معروف است.

اگر سرعت بادهای خورشیدی به‌ اندازه کافی زیاد باشد، طوفان‌های ژئومغناطیسی ایجاد می‌شوند که می‌تواند منجر به گسترش شفق‌های قطبی تا فواصل نزدیک‌تر به استوا در مقایسه با شرایط جوی فضایی آرام‌تر شود.

طوفان‌های ژئومغناطیسی همچنین می‌توانند ماهواره‌ها و شبکه‌های برق را ویران کنند و یک عامل خطر برای فضانوردان در فضا باشند. در طول این طوفان‌ها، فضانوردان در ایستگاه فضایی بین‌المللی باید وارد سرپناه شوند، تمام پیاده‌روی‌های فضایی متوقف شده و ماهواره‌های حساس تا پایان طوفان تشعشع خاموش می‌شوند.

اسپیس‌ایکس آسیب‌های ناشی از آب‌و‌هوای فضا را تجربه کرده است. در فوریه سال ۲۰۲۲، طوفان ژئومغناطیسی ۴۰ ماهواره استارلینک را به ارزش بیش از ۵۰ میلیون دلار نابود کرد.

برای اطلاع از مقاله یونیکورن کوچک به‌تازگی کشف‌شده، نزدیک‌ترین سیاهچاله شناخته‌شده به زمین است روی لینک کلیک کنید.

از آن‌ جایی که ماهواره‌های استارلینک در مدارهای بسیار کم ارتفاع (بین ۶۰ تا ۱۲۰ مایل یا ۱۰۰ تا ۲۰۰ کیلومتر) رها می‌شوند، برای غلبه بر نیروی پسار به موتورهای سوار بر خود متکی هستند. این ماهواره‌ها تا ارتفاع نهایی حدود ۳۵۰ مایل (۵۵۰ کیلومتر) بالا می‌روند.

در طول طوفان ژئومغناطیسی، جو زمین انرژی طوفان‌ها را جذب می‌کند، گرم شده و به سمت بالا منبسط می‌شود. این فرایند منجر به یک ترموسفر بسیار متراکم‌تر می‌شود که از حدود ۵۰ مایل (۸۰ کیلومتر) تا تقریبا ۶۰۰ مایل (۱۰۰۰ کیلومتر) بالای سطح زمین گسترش می‌یابد.

ترموسفر متراکم‌تر به‌ معنای کشش بیشتر است که می‌تواند برای ماهواره‌ها مشکل‌ساز باشد. در فوریه ۲۰۲۲، چند ماهواره استارلینک که به‌ تازگی رها شده بودند، نتوانستند بر کشش افزایش‌یافته ناشی از طوفان ژئومغناطیسی غلبه کنند و شروع به سقوط به زمین کردند و در نهایت در جو سوختند.

آب‌وهوای خورشیدی می‌تواند عواقب بسیار گرانی داشته باشد. بنابراین درک بیشتر این رویدادها، نظارت بر آن‌ها و تلاش برای پیش‌بینی آن‌ها اهمیت زیادی دارد. دانشمندان با مطالعه باد خورشیدی تلاش می‌کنند آب‌وهوای فضا را بهتر بشناسند و پیش‌بینی‌های آن را بهتر کنند. ناسا می‌گوید: «ما نمی‌توانیم آب‌وهوای فضا را نادیده بگیریم ولی می‌توانیم اقدام‌های مناسبی برای محافظت از خود انجام دهیم.»

 

دانشمندان چگونه باد خورشیدی را مطالعه می‌کنند؟

ماموریت‌های هلیوفیزیک روی مطالعه خورشید و تاثیر آن بر منظومه شمسی، از جمله تاثیرهای باد خورشیدی، متمرکز هستند. به‌گفته ناسا، هدف از این ماموریت‌ها درک همه چیز، از نحوه شکل‌گیری جو سیاره‌ها گرفته تا تاثیر آب‌وهوای فضا بر فضانوردان و فناوری نزدیک زمین و فیزیکی که جایگاه ما در فضا را تعریف می‌کند، است.

درک محیط خورشیدی کار راحتی نیست و به‌ همین دلیل است که ناوگان کاملی از ماموریت‌های فضایی به درک خورشید و رفتار آن اختصاص داده شده است. این ماموریت‌ها را می‌توان در مجموع به‌ عنوان یک رصدخانه واحد یعنی رصدخانه سیستم هلیوفیزیک (HSO)، در نظر گرفت.

HSO از چند فضاپیمای خورشیدی، هلیوسفر، زمین‌فضا و سیاره‌ای تشکیل شده است. این فضاپیماها عبارتند از کاوشگر خورشیدی پارکر در ماموریتی جسورانه برای لمس کردن خورشید، رصدخانه خورشیدی و هلیوسفر (SOHO) که تلاش مشترک بین ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA) است، رصدخانه روابط زمینی خورشیدی (STEREO) متشکل از دو رصدخانه تقریبا یکسان که یکی جلوتر از مدار زمین و دیگری در عقب قرار دارد و در نهایت، مدارگرد خورشیدی ESA که برای اولین بار به مناطق قطبی ناشناخته خورشید نگاه می‌کند.

  نتیجه

باید بدانیم که در منظومه شمسی اگر اتفاقی برای خورشید بیفتد آن اتفاق تاثیراتی روی زمین خواهد داشت. این تاثیرات بوسیله بادهای خورشیدی به سمت زمین می آید. همه این مطالعات و نظریات بوسیله دانشمندان ارائه شده است. دانشمندان نیز بوسیله تلسکوپ و مشاهده فضا توانسته اند به این نظریات برسند. اگر شما هم علاقمند به رصد آسمان و اتفاقات آن هستید پیشنهاد می کنیم خرید تلسکوپ را در اولویت قرار دهید تا از تماشای شگفتی های آسمان لذت ببرید. خرید تلسکوپ در سایت موسسه طبیعت آسمان شب با بهترین قیمت و کیفیت امکان پذیر است.

برای دانلود مقاله باد خورشیدی چیست و چگونه روی زمین اثر می‌گذارد؟ روی لینک کلیک کنید.

 منبع: سایت موسسه طبیعت آسمان شب و باد خورشیدی چیست و چگونه روی زمین اثر می‌گذارد؟

یونیکورن کوچک به ‌تازگی کشف‌ شده نزدیک‌ترین سیاهچاله شناخته‌ شده به زمین است

اخترشناسان اخیرا نزدیک‌ترین سیاهچاله شناخته‌شده به زمین را پیدا کرده‌اند. «یونیکورن» یک جرم ریز عجیب و غریب است که فقط ۱۵۰۰ سال نوری از ما فاصله دارد.

این نام مستعار معنایی دوگانه دارد. این سیاهچاله نه تنها در صورت فلکی تک شاخ (یونیکورن) ساکن است، بلکه جرم بسیار کمی که دارد، تقریبا سه برابر خورشید، آن را تقریبا در نوع خود بی‌نظیر می‌کند.

«تاریندو جایاسینگ»، رهبر تیم اکتشاف و دانشجوی دکترای نجوم دانشگاه ایالتی اوهایو، در ویدئوی جدیدی که برای توضیح این کشف ساخته است، گفت: «از آن‌ جایی ‌که این سیستم بسیار منحصر به‌ فرد و بسیار عجیب است، قطعا نام مستعار یونیکورن (تک شاخ) برازنده آن است.»

چرا یونیکورن یک سیاهچاله است؟

یونیکورن یک همراه دارد که یک ستاره غول قرمز متورم است که به پایان عمر خود نزدیک می‌شود. خورشید ما نیز در حدود 5 میلیارد سال دیگر به یک غول سرخ متورم تبدیل خواهد شد. این همراه در طول سال‌ها توسط ابزارهای مختلفی مشاهده شده است، از جمله نقشه‌برداری خودکار تمام آسمان و ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران ناسا.

جایاسینگ و همکارانش مجموعه داده‌های این ابزار را تجزیه و تحلیل کردند و متوجه چیز جالبی شدند: شدت نور غول سرخ به‌ صورت دوره‌ای تغییر می‌کند که نشان می‌دهد جسم دیگری ستاره را می‌کشد و شکل آن را تغییر می‌دهد.

آن‌ها تشخیص دادند جسمی که این کار را انجام می‌دهد، احتمالا یک سیاه‌چاله است. بر اساس سرعت و انحراف نور، این سیاهچاله سه برابر خورشید جرم دارد. بخواهیم مقایسه کنیم،‌ جرم سیاهچاله عظیمی که در قلب کهکشان راه شیری ما قرار دارد، در حدود ۴.۳ میلیون برابر خورشید است.

 

«تاد تامپسون»، یکی از نویسندگان این مطالعه و رئیس بخش نجوم ایالت اوهایو در بیانیه‌ای گفت: «همان‌طور که گرانش ماه اقیانوس‌های زمین را منحرف می‌کند و باعث می‌شود که دریاها به سمت ماه کشیده شده، از آن دور شوند و جزر و مد رخ دهد، سیاه‌چاله نیز ستاره را به شکل توپ فوتبالی در می‌آورد که یک قطر آن طولانی‌تر است. ساده‌ترین توضیح این است که این یک سیاهچاله است و در این مورد، ساده‌ترین توضیح محتمل‌ترین است.»

اما این توضیح قطعی نیست. با این‌ حال، «یونیکورن» در حال حاضر سیاهچاله در نظر گرفته می‌شود. تعداد بسیار کمی از این سیاهچاله‌های فوق سبک شناخته شده‌اند، زیرا یافتن آن‌ها بسیار دشوار است.

سیاهچاله‌ها همه چیز از جمله نور را می‌بلعند. بنابراین اخترشناسان در حالت عادی آن‌ها را با توجه به تاثیری که روی محیط اطراف خود می‌گذارند، شناسایی می‌کنند. با این‌ حال، اخیرا به ‌لطف تلسکوپ افق رویداد، اولین تصویر مستقیم از یک سیاهچاله را دریافت کرده‌ایم. هر چه سیاهچاله کوچک‌تر باشد، تاثیر آن کمتر است.

برای اطلاع از مقاله خورشید چقدر داغ است؟ روی لینک کلیک کنید.

تامپسون می‌گوید: «تلاش‌ها برای یافتن سیاهچاله‌های بسیار کم جرم در سال‌های اخیر به‌ طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. بنابراین، به‌ زودی چیزهای بیشتری در مورد این اجرام مرموز کشف خواهیم کرد. من معتقد هستم که مسیر حرکت به این سمت است، یعنی نقشه‌برداری از سیاهچاله‌های با جرم کم، سیاهچاله‌های با جرم متوسط و سیاهچاله‌های با جرم بالا. هر بار که یکی را پیدا می‌کنیم، سرنخی درباره ستاره‌های فروریخته و ستاره‌های منفجرشده فراهم می‌کنند.»

در ادامه با یک مدل دوربین دوچشمی و تلسکوپ آشنا می شویم که در دیدن عجایب آسمان به ما کمک می کنند.

دوربین دوچشمی نایت اسکای

دوربین دوچشمی نایت اسکای مدل MS 34X80 بسیار مناسب برای تماشای مناظردوردست طبیعت، حیات وحش و پرنده‌نگری است. علاوه بر این با این دوربین می‌توانید هلال ماه، هلال کوچک و زیبای زهره و عطارد را رصد کنید. رصد ماه با پستی و بلندی‌های سطحی‌اش، مانند دهانه‌های برخوردی و کوه‌ها، می‌تواند ساعت‌ها شما را سرگرم کند. همچنین رصد مشتری و اقمار کوچک آن و‌ حلقه‌های زحل نیز با این دوربین لذت‌بخش است. اگراز شهر فاصله بگیرید می‌توانید ده‌ها جرم غیرستاره‌ای مانند خوشه‌های باز، سحابی‌ها و کهکشان‌ها را با این ابزار فوق‌العاده ببینید. گشودگی دهانه‌ی بزرگ این دوچشمی باعث گردآوری زیاد نور و شفافیت تصویر در آن می‌شود و آن‌ را به یک دوچشمی خوب برای رصد اجرام کم‌نور ژرفای آسمان تبدیل کرده است.

فضای درونی این دوچشمی برای پیشگیری از وارد شدن رطوبت به درون آن و بخار گرفتن عدسی‌ها از درون با گاز نیتروژن پر شده است. این ابزار بسیار محکم است و بدنه‌ی ضد آب و ضد ضربه‌ی آن برای شرایط سخت و روزهای بارانی بسیار مناسب است.

 

• بزرگ‌نمایی 34 برابر با عدسی‌های بزرگ 80 میلیمتری
• سری MS با بدنه سبک از آلیاژ منیزیم MS (Magnesium Series)
• ایده‌آل برای پرنده‌نگری، تماشای مناظر طبیعت، حیات وحش و مناظر شهری
• مناسب نجوم (بویژه رصد ماه)
• لنزها با کیفیت بالا و پوشش چند لایه ضد انعکاس نور (افزایش میزان عبور نور و شفافیت تصویر)
• داری منشورهای بزرگ از جنس BAK4 برای رسیدن به بهترین تصویر ممکن
• گردآوری نور عالی در شرایط نور کم و یا فواصل دور با کیفیت تصویر بسیار بالا
• ضد مه‌گرفتگی و پر شده با گاز نیتروژن برای استفاده در شرایط مختلف آب و هوایی
• ضد آب با درجه مقاومت IPX7 
• با آسودگی چشمی بالا ، مناسب استفاده با عینک و بدون آن
• فوکوسر مستقل و حرفه‌ای برای هر دوچشمی (مناسب رصدهای نجومی)
• دوربین دوچشمی نایت اسکای مدل MS 34X80 دارای کیف حمل مخصوص و مستحکم

کاربردها

مشاهده طبیعت و پرنده نگری:

بزرگنمایی بسیار بالای 28 برابری به شما امکان می‌دهد اشیاء را از فاصله‌ای دور به راحتی مشاهده کنید و در همین خال میدان دید بزرگی داشته باشید و تصاویری که می‎بینید تا حدی سه-بعدی باشند را در همان زمان مشاهده کنید. عدسی‌های بزرگ 80 میلیمتری در این دوچشمی باعث شد تا تصاویر بسیار روشن و واضح باشند و رقیب جدی و بهتر برای تک چشمی‌های بزرگ (spotting scope) باشد.

برای اطلاع از مقاله 15 مکان خیره‌کننده روی زمین که به نظر می‌رسد متعلق به سیاره دیگری هستند روی لینک کلیک کنید.

رصد نجومی:

برای رصد آسمان شب به دوربین نیاز دارید که کیفیت اپتیکی بالایی داشته باشد. در میدان دید دوچشمی 80 میلیمتری MX ستاره‌ها نقاطی ثابت و درخشان خواهند بود. علاوه بر این با توجه به قدرت گردآوری نور بالا و بزرگنمایی خوب این دوربین دوچشمی می‌توان از آن برای رصد اجرام و سوژهای گسترده مانند خوشه‌های ستاره‌ای در آسمان شب بهره برد.

تلسکوپ شکستی 60 میلیمتری مدل Askar FRA300

تلسکوپ‌های شکستی ASKAR اَسکار سری FRA منحصرا برای عکاسی نجومی ساخته شده‌اند. برای همین ویژگی‌های منحصربفرد مکانیکی و اُپتیکی مخصوص عکاسی نجومی دارند. از جمله پوشش کامل و چند لایه سطوح اِپتیکی، استفاده از لنزها اپوکوماتیک بدون خطای رنگی، استفاده از لنزهای ED با کمترین میزان پراکندگی نوری، میدان دید کاملا مسطح در تمام قاب تصویر، فوکوسر‌های بسیار دقیق و سایر ویژگی‌هایی که عکاسان نجومی به آن نیاز دارند.

تلسکوپ برای عکاسی نجومی ساخته شده است برای همین نصب مستقیم چپقی و چشمی به آن امکان پذیر نیست . اما با نصب چپقی‌های  T2 diagonal prism و چشمی می‌توانید رصدهای خوبی از آسمان شب داشته باشید.

 

مشخصات و ویژگی‌های تلسکوپ شکستی 60 میلیمتری مدل Askar FRA300

• استروگراف Astrograph  قدرتمند، طراحی و ساخته شده برای عکاسی نجومی
• لوله تلسکوپ با دهانه 60 میلی‌متری و لنزهای آپوکروماتیک و نسبت کانونی f/5
• ایده‌آل برای عکاسی و فیلمبرداری از اعماق آسمان شب (سحابی‌ها و کهکشان‌ها)
• لنز آپوکروماتیک ED با کمترین پراکندگی نوری و بالاترین کیفیت
• مجهز به عدسی‌های 5 تایی بدون خطای رنگی Quintuplet air-spaced APO
• با میدان دید مسطح- بدون نیاز به خرید مسطح کننده میدان برای عکاسی نجومی
• همراه با دو آداپتور M54x0.75 - M48x0.75 و حلقه تیT2 (M42x0.75) برای اتصال انواع دوربین عکاسی
• بدون نیاز به تنظیم back-focus در هنگام عکاسی نجومی
• تصویر خروجی تلسکوپ در زمان عکاسی نجومی سنسور فول فریم 44 میلی‌متر را پوشش می‌دهد
• دارای سایه‌بان(نورگیر) قابل تنظیم برای جلوگیری از ورود نورهای اضافه و مه‌گرفتگی
• مجهز به فوکوسر بزرگ 2.5 اینچی بسیار دقیق دو سرعته 1:10 – فوکوس سریع و فوکوس دقیق
• دارای دستگیره و  پایه اتصال برای نصب جوینده(فایندر)، هدایت‌گرخودکار(اتوگایدر) و غیره
• دارای پایه نصب دم چلچله‌ای 30 سانتیمتری برای نصب به  مقرهای GOTO کامپیوتری
• با قابلیت نصب فیلترهای عکاسی نجومی 2 اینچی
• سبک، کوچک و زیبا – حمل و جابجایی بسیار راحت، مناسب سفرهای نجومی و تورهای رصدی
• به وزن 3 کیلوگرم با بدنه ماشینکاری شده CNC بسیار دقیق
• فقط لوله تلسکوپ – بدون چپقی، چشمی، مقر و سه پایه(سایر لوازم جداگانه تهیه می‌شوند)
• محور یا پیچ چرخان 360 درجه، جهت چرخاندن دوربین عکاسی به میزان دلخواه
• مناسب نصب هدایتگر خارج از محور برای تصویربرداری نجومی و هدایت خودکار تلسکوپ

 

نتیجه

سیاهچاله های یکی از تهدیداتی است که زمین را تهدید می کند و یونیکورن سیاهچاله ای است که به زمین نزدبک است. این سیاهچاله ها اجرامی هستند که توسط تلسکوپ ها دیده شدند و مورد بررسی قرار می گیرند. شما هم می توانید با خرید تلسکوپ و دوربین دوچشمی این اجرام شگفت انگیز را در آسمان ببینید. خرید تلسکوپ و دوربین دوچشمی در سایت موسسه طبیعت آسمان شب با کیفیت و قیمت مناسب امکان پذیر است.

برای دانلود مقاله یونیکورن کوچک به ‌تازگی کشف‌ شده، نزدیک‌ترین سیاهچاله شناخته‌ شده به زمین است روی لینک کلیک کنید.

منبع: سایت موسسه طبیعت آسمان شب و یونیکورن کوچک به ‌تازگی کشف‌ شده نزدیک‌ترین سیاهچاله شناخته‌ شده به زمین است