تلاش دانشمندان برای درک ماده تاریک و چگونگی بوجود آمدن هستی

اندازه‌گیری موادی که باعث بوجود آمدن جهان ما شده است، کار دشواری است. همانطور که می‌دانید، بیشتر تراکم انرژی مواد موجود جهان از انرژی تاریک تشکیل شده است، نیروی ناشناخته رازآلودی که باعث گسترش جهان می‌شود و بقیه مواد، موادی طبیعی و تاریک هستند.

گرچه بررسی دقیق نسبت این سه مورد مانند یک چالش است، اما محققان اکنون گفته‌اند که یکی از دقیق‌ترین اندازه‌گیری‌ها را برای تعیین نسبت ماده انجام داده‌اند. طبق محاسباتی که انجام شده است، ماده طبیعی و ماده تاریک به طور ترکیبی 31.5 درصد از تراکم انرژی ماده جهان را تشکیل می‌دهند. 68.5 درصد باقی‌مانده نیز انرژی تاریک محسوب می‌شود.

محمد عبدالله (Mohamed Abdullah)، ستاره‌شناس از دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید و موسسه تحقیقات ملی نجوم و ژئوفیزیک در مصر گفته است:

برای بررسی کل مقدار این مواد، اگر تمام ماده موجود در جهان به طور مساوی در فضا پخش شده باشند، با چگالی جرمی متوسط ​​برابر با شش اتم هیدروژن در هر متر مکعب مطابقت دارد. با این حال، در واقع همانطور که می‌دانیم 80 درصد ماده، ماده تاریک است، در حقیقت، بیشتر این مواد نه از اتم هیدروژن بلکه از نوعی ماده تشکیل شده است که کیهان‌شناسان هنوز آن را درک نمی‌کنند.

درک انرژی تاریک برای یافتن چیستی جهان بسیار مهم تلقی می‌شود. ما نمی‌دانیم که این ماده دقیقا از چه نوعی است، ولی نام «تاریک» که برای آن در نظر گرفته شده، به معنای رمزآلود بودن و نامبهم بودن آن است اما اینطور که به نظر می‌رسد ماده تاریک، نیرویی است که باعث گسترش جهان می‌شود، سرعت آن بسیار بالاست و از یک نقطه خاص نیز عبور می‌کند.

وقتی که درک بهتری از این میزان گستردگی پیدا کنیم، درک ما از تکامل جهان نیز بهبود می‌یابد. از این رو، محدود کردن خواص انرژی تاریک یک اقدام کاملاً مهم برای کیهان‌شناسی محسوب می‌شود و روش‌های مختلفی برای انجام این کار نیز وجود دارد.
آقای محمد عبدالله و تیمش از فرآیندی استفاده کردند که بر اساس نحوه حرکت مواد در خوشه کهکشانی، گروه‌هایی که شامل هزاران کهکشان که از نظر گرانشی به هم متصل شده‌اند، ساخته شده است.
به طور کلی، خوشه‌های کهکشانی وسیله خوبی برای اندازه‌گیری ماده در جهان هستند. دلیل این مسئله این است که این اجرام از ماده‌ای تشکیل شده‌اند که در طول عمر جهان، حدود 13.8 میلیارد سال، تحت نیروی جاذبه، به هم پیوسته‌اند.
تعداد خوشه‌هایی که می‌توان در یک حجم از فضا مشاهده کرد، به میزان ماده بسیار حساس هستند، بنابراین شمردن آن‌ها می‌تواند اندازه‌گیری منطقی به همراه داشته باشد. اما اصلا اقدام ساده‌ای به شمار نمی‌رود.

 

او این‌چنین بیان کرد:

درصد بیشتری از ماده منجر به ایجاد خوشه‌های بیشتر کهکشانی می‌شود. چالش «Goldilocks» برای تیم ما این‌چنین بود که ابتدا تعداد خوشه‌ها را اندازه‌گیری کرده و سپس پاسخ درست را تعیین کنیم. اما اندازه‌گیری دقیق جرم هر خوشه کهکشانی بسیار دشوار است؛ زیرا بیشتر موادی که وجود دارد، ماده تاریک است؛ بنابراین با تلسکوپ قادر به مشاهده آن‌ها نخواهیم بود.

تیم مذکور با تکنیکی به نام «GalWeight» راهی برای حل این مشکل پیدا کرد. این روش این‌چنین است که از مدار کهکشان‌ها در داخل و اطراف یک خوشه استفاده می‌کند تا اینکه مشخص شود کدام کهکشان به یک خوشه خاص تعلق دارد و کدام‌ها با بیش از 98 درصد دقت، مشخص نیستند. پژوهشگران این‌چنین اظهار کرده‌اند که این امر سرشماری دقیق‌تری از آن خوشه کهکشانی فراهم می‌کند و در نتیجه محاسبه دقیق‌تری از جرم آن ماده انجام می‌شود.
آناتولی کلیپین (Anatoly Klypin) از دانشگاه ایالتی نیومکزیکو این‌چنین توضیح داده است:
مزیت بزرگی تکنیک مدار کهکشان GalWeight این است که تیم ما قادر به تعیین توده برای هر خوشه به صورت جداگانه بود و به روش‌های آماری غیرمستقیم متکی نبود.

این تیم از روش نقشه‌برداری آسمانی دیجیتال اسلون (Sloan Digital Sky Survey) برای مشاهدات خود استفاده کردند و فهرستی از خوشه‌های کهکشانی بدست آورده‌اند. سپس این خوشه‌ها برای محاسبه مقدار کل ماده موجود در جهان با شبیه‌سازی عددی کهکشان‌ها مقایسه شدند.

نتیجه مشاهدات تیم، 31.5 درصد ماده و 68.5 درصد انرژی تاریک، با سایر اندازه‌گیری‌های چگالی انرژی ماده جهان، بسیار نزدیک است. جیلیان ویلسون، ستاره‌شناس دانشگاه ریورساید کالیفرنیا می‌گوید:

ما اکنون موفق شده‌ایم تا یکی از دقیق‌ترین اندازه‌گیری‌ها را با روش خوشه کهکشانی انجام دهیم. علاوه بر این، این اولین استفاده از تکنیک مدار کهکشانی است که نسبت به تکنیک‌های غیرخوشه‌ای مانند کیهان‌شناسی ناهمسان‌گردانی‌های زمینهٔ کیهانی، نوسانات صوتی باریون، ابرنواخترهای نوع Ia یا عدسی گرانشی، دقیق‌تر بوده است.

به گفته این افراد، با این نتیجه می‌توان متوجه شد که تکنیک GalWeight می‌تواند ابزاری بسیار مفید برای ادامه بررسی و محدودیت ویژگی‌های کیهان‌شناسی جهان باشد. این پژوهش در مجله The Astrophysical Journal نیز منتشر شده است.

نوشته تلاش دانشمندان برای درک ماده تاریک و چگونگی بوجود آمدن هستی اولین بار در اخبار فناوری و موبایل پدیدار شد.

تا سال ۲۰۲۴ امکان زندگی انسان در کره ماه فراهم خواهد شد!

در حالیکه ایالات متحده درصدد بازگرداندن انسان به کره ماه در این دهه است، یکی از بزرگ‌ترین خطراتی که فضانوردان آینده با آن روبرو خواهند شد، تشعشعات فضایی است که می‌تواند باعث اثرات مضر طولانی‌مدتی برای سلامتی، از آب مروارید گرفته تا سرطان و بیماری‌های عصبی شود.

اگرچه مأموریت‌های آپولو در دهه‌های 1960 و 1970 ثابت کرده بود که گذراندن چند روز روی سطح ماه برای افراد مشکلی بوجود نمی‌آورد، اما ناسا تشعشعات موجود در آن سطح را که بتواند به دانشمندان کمک کند مدت زمان ماندگاری افراد را تعیین کنند، به طور روزانه انجام نداد.

این مسئله موقعی حل شد که یک تیم آلمانی-چینی، نتایج آزمایش ناو چینی Chang’E 4 را که در سال 2019 انجام شده بود، در مجله پیشرفت‌های علم (Science Advances) منتشر کرد.
رابرت ویمر شوینگرابرر (Robert Wimmer-Schweingruber)، نویسنده مشترک، اختر فیزیک‌دان در دانشگاه کیل به خبرگزاری فرانسه اینچنین بیان کرد:

تشعشعات کره ماه دو تا سه برابر بیشتر از آنچه در ISS (ایستگاه فضایی بین‌المللی) منتشر شده، است. بنابراین این امر می‌تواند اقامت افراد را تقریباً به دو ماه در سطح ماه محدود کند.

او همچنین افزود این اندازه‌گیری‌ها پس از یک هفته قرار گیری در معرض تابش کره ماه مورد توجه قرار گرفته است. چندین منبع در معرض تشعشع وجود دارد: پرتوهای کیهانی کهکشانی، ذرات پراکنده خورشیدی (به عنوان مثال از زبانه‌های خورشیدی) و نوترون‌ها و پرتوهای گاما که از فعالیت‌های بین تشعشعات فضا و خاک ماه بوجود می‌آید.

این تشعشعات با استفاده از دستگاه اندازه‌گیری تشعشع بدست آمده است که مقدار جذب شده آن توسط بافت‌های انسانی را نشان می‌دهد. این تیم دریافت که قرارگیری در معرض تابش ماه، 1369 میکروسیورت در روز است که تقریباً 2.6 برابر بیشتر از مقدار اندازه‌گیری شده روزانه کارکنان ایستگاه فضایی بین المللی است.

دلیل این امر این است که ایستگاه فضایی بین‌المللی تا حدی توسط حباب مغناطیسی محافظ زمین، به نام میدان مغناطیس زمین محافظت می‌شود، که خود باعث انحراف بیشترین تابش‌ها از فضا می‌شود. جو زمین محافظت زیادی برای انسان در سطح ایجاد می‌کند، اما هرچه بالاتر برویم بیشتر در معرض این تابش‌ها هستیم.

رابرت ویمر شوینگرابرر افزود:

میزان تابش اندازه‌گیری شده توسط ما در ماه حدود 200 برابر بیشتر از سطح زمین و 5 تا 10 برابر بالاتر از پرواز از نیویورک به فرانکفورت است.

سازمان ناسا در نظر دارد که تا سال 2024 انسان را تحت مأموریتی به نام آرتمیس به ماه بیاورد و همچنین اظهار کرده است که برنامه‌هایی برای حضور طولانی‌مدت انسان روی ماه دارد که شامل فضانوردانی خواهد بود که در آنجا زندگی می‌کنند.

برای اینکه بتوانیم بیشتر از دو یا سه ماه روی سطح کره ماه بمانیم، ویمر شوینگرابر اقدام دیگری که باید انجام دهد این است که زیستگاه‌هایی با پوشش 80 سانتی‌متری (30 اینچ) با خاک ماه بسازد که بتوان از آن‌ها در برابر اشعه ماه محافظت کند.

نوشته تا سال 2024 امکان زندگی انسان در کره ماه فراهم خواهد شد! اولین بار در اخبار فناوری و موبایل پدیدار شد.

انجماد بزرگ: جهان چگونه از بین خواهد رفت؟!

کیهان ممکن است هیچ‌وقت پایان نیابد. اما اگر شما زندگی جاودانه‌ای داشتید، احتمالاً آرزو می‌کردید که این‌چنین شود. سرنوشت نهایی جهان ما یک حادثه طولانی و سرد است که ستاره‌شناسان آن را انجماد بزرگ یا سرمای بزرگ می‌نامند.

این توصیف درستی برای روزی است که تمام گرما و انرژی به طور مساوی در فواصل عظیم غیرقابل درکی گسترش یابد. در این مرحله، دمای نهایی جهان دقیقا بالای صفر مطلق معلق خواهد شد.

گسترش سریع انفجار بزرگ

حدود 13.8 میلیارد سال پیش، جهان ما در انفجار بزرگ بوجود آمد و از آن زمان در حال گسترش یافتن است. تا چند دهه پیش، به نظر می‌رسید که سرانجام این گسترش پایان خواهد یافت. اندازه‌گیری‌های منجمان نشان داده است که ماده کافی در جهان وجود دارد تا بتواند بر این گسترش غلبه کند و این فرایند را معکوس و به اصطلاح تخریب بزرگ را آغاز کند. در این زمینه، کیهان به یک یکتایی بسیار متراکم مانند آنچه از آن بوجود آمده است، متلاشی خواهد شد. شاید این فرآیند حتی باعث بوجود آمدن یک انفجار بزرگ دیگر نیز شود.

در آن زمان ما از دنیا رفته‌ایم، اما چرخه انفجار بزرگ و تخریب بزرگ می‌تواند تا بی‌نهایت تکرار شود.

در سال‌های پس از آن، کشف انرژی تاریک ما را از فرصت تولد دوباره ابدی محروم می‌کند. در سال 1998، دو تیم جداگانه از ستاره‌شناسان اعلام کردند که ستاره‌های منفجره خاصی را در جهان دور اندازه‌گیری کرده‌اند که ابرنواختر نوع Ia نامیده می‌شود و به عنوان «شمع‌های استاندارد» برای محاسبه مسافت عمل می‌کند. آن‌ها دریافتند که انفجارهای دور، که باید از همان روشنایی درونی برخوردار باشند، کم‌نورتر و در نتیجه دورتر از حد انتظار بودند. نیروی مبهمی کیهان را از درون جدا می‌کرد.

اکنون تصور می‌شود که این انرژی تاریک 69 درصد از جرم جهان را تشکیل می‌دهد، در حالی که ماده تاریک تقریباً 26 درصد دیگر را شامل می‌شود. ماده عادی که شامل مردم، سیارات، ستارگان و هر چیز دیگری که می‌توانید ببینید است، تقریباً 5 درصد از کیهان را تشکیل می‌دهد.

مهم‌ترین تأثیر انرژی تاریک این است که گسترش جهان هرگز کند نمی‌شود، فقط سرعت می‌گیرد.

از بین رفتن گرمای جهان

مشاهدات این چند دهه، یافته‌های محققان را تأیید کرده است. اکنون تمامی نشانه‌ها به یک مرگ طولانی و منزوی اشاره دارند که به سمت بی‌نهایت پایان می‌پذیرد. اصطلاح علمی این سرنوشت «مرگ گرما» است. مدت‌ها قبل از اینکه این اتفاق بیافتد، همه چیز متروکه می‌شود.

«فقط» چند تریلیون سال دیگر، جهان چنان گسترش یافته است که هیچ کهکشان دوردستی از راه شیری ما که مدت‌هاست با همسایگان خود ادغام شده است، قابل مشاهده نخواهد بود. در نهایت، 100 تریلیون سال دیگر، تشکیل تمامی ستارگان متوقف می‌شود و دوره Stelliferous که مدت کوتاهی پس از اولین شکل‌گیری جهان ما به وجود آمد، پایان می‌یابد.

خیلی بعدتر، در دوران به اصطلاح انحطاط، کهکشان‌ها نیز از بین می‌روند. بقایای ستاره‌ای از هم می‌پاشد و تمامی مواد باقی‌مانده در داخل سیاهچاله‌ها باقی می‌ماند.

در واقع، سیاهچاله‌ها آخرین نگهبانان باقی‌مانده جهان هستند که ما آن را می‌شناسیم. در دوران سیاهچاله، آن‌ها تنها ماده «عادی» باقی مانده خواهند بود. اما سرانجام، حتی این مواد غول‌پیکر نیز از بین می‌روند.

استیون هاوکینگ (Stephen Hawking) پیش‌بینی کرد که سیاهچاله‌ها با انتشار ذرات خود در جهان به آرامی تبخیر می‌شوند. ابتدا سیاهچاله‌های کوچکتر با جرم خورشیدی از بین می‌روند. با گذشت سال‌های گوگل در آینده (عدد یک به دنبال 100 صفر)، تابش هاوکینگ سیاهچاله‌های بزرگ را نیز از بین خواهد برد.

هیچ ماده معمولی در این «دوره تاریک» پایانی جهان که بتواند طولانی‌تر از هر آنچه قبل از آن بوده است دوام بیاورد، باقی نخواهد ماند. قانون دوم ترمودینامیک به ما می‌گوید که در این بازه زمانی، تمام انرژی در نهایت به طور مساوی توزیع می‌شود. کیهان در دمای نهایی ساکن خود، درست بالای صفر مطلق، سردترین دمای ممکن قرار می‌گیرد.

اگر این آینده تاریک و ناراحت‌کننده به نظر می‌رسد، با دانستن اینکه هر انسان زمینی مدت‌ها قبل از اینکه نگران آن باشیم از بین می‌رود، آسوده خاطر می‌شوید. در واقع، در این مقیاس زمانی تریلیون ساله، حتی زندگی کل بشر به عنوان یک پرتوی کوتاه از نور خورشید قبل از زمستانی بی‌پایان از تاریکی به نمایش در می‌آید.

نوشته انجماد بزرگ: جهان چگونه از بین خواهد رفت؟! اولین بار در اخبار فناوری و موبایل پدیدار شد.