در این مطلب قصد داریم به برخی سوالات کاربردی درباره جهان هستی بپردازیم. سوالاتی که قطعا برای هرکدام از ما پیش آمده است. سوالاتی چون فراتر از کیهان چه چیزی وجود دارد؟ جهان ما در حال تبدیل شدن به چه چیزی است؟ آیا جهان هستی تا ابد منبسط خواهد شد؟آیا مرزی برای دانش انسان وجود دارد؟ آیا محدودیت‌های اساسی در مسیر علم قرار دارد؟

اگر شما نیز مشتاق به فهم پاسخ این سوالات هستید بهتر است تا انتهای این مقاله با گویا آی تی همراه باشید.

در پاسخ به تمامی این سوالات باید گفت ما هنوز هیچ پاسخی برای این سوالات نداریم و نمی توانیم به طور قطعی بگوییم که آیا حد و مرزی برای دانش ما وجود دارد یا خیر. اما می توان گفت به نظر نمی رسد مرزی برای دانسته های ما وجود ندارد. هرچند فراز و نشیب های بیشماری در مسیر یادگیری ما قرار گرفته اند اما هنوز به قطعیت نمی توان نظری در این باره داد. البته هستند افرادی که معتقدند ما هیچ وقت به علم پیدایش جهان دست نخواهیم یافت و هیچ زمان نخواهیم فهمید که پیش از انفجار بزرگ چه اتفاقی رخ داده است. اما به نظر می رسد این تفکرات کمی خودخواهانه باشد زیرا هیچ کس مرز دانش انسان را نمی داند و همانطور که یافته های امروز ما از نجوم در ۵۰ سال پیش غیر ممکن به نظر می رسید ما نیز نمی توانیم به قطعیت بگوییم که تا چه میزان فرا خواهیم گرفت.

البته این صحبت به آن معنا نخواهد بود که ما در طبیعت محدودیتی نداریم زیرا ما در مشاهده و مطالعه ی طبیعت محدودیت هایی داریم به عنوان مثال  اصل عدم قطعیت هایزنبرگ بیان می کند که نمی‌ توان تمام مشخصات حرکتی یک ذره را در هر لحظه از زمان دانست. همچنین بیشترین فاصله ‌ای که در یک بازه ‌ی زمانی قادر به دیدن و حرکت در آن هستیم توسط سرعت نور محدود شده است. اما این محدودیت‌ها صرفا به نشان دهنده این است که چه چیزی را نمی‌ توانیم مشاهده کنیم، نه اینکه چه چیزی را نمی ‌توانیم یاد بگیریم. علیرغم وجود اصل عدم قطعیت، ما توانسته ‌ایم مکانیک کوانتوم را توسعه دهیم و یا در زمینه بررسی رفتار اتم‌ ها پیش رفت هایی چشمگیر داشته باشیم. ما امروزه توانسته‌ ایم ذرات به اصطلاح مجازی را کشف کنیم. ذراتی که نمی ‌توانیم به طور مستقیم ببینیم، با این حال به وسیله شواهد و قوانین فیزیکی وجود آنها را پیش ‌بینی می ‌کنیم.

این موضوع که جهان در حال انبساط است به عنوان یک نقطه شروع در علم ما جای می گیرد و اگر با ما تکیه بر دانسته ها و اکتشافات جدید خود و همچنین استنتاج حوادث پیرامون مان پیش برویم خواهیم توانست به نقطه ای بسیار دور در تاریخ گذشته هستی برسیم. به زمانی که تمام عالم هستی در نقطه ای قابل رویت جمع شده بود.

در یک لحظه، که اکنون آن را  لحظه‌ ی انفجار بزرگ (Big Bang)  می نامیم ، قوانین فیزیکی فعلی شناخته شده از هم فرو‌پاشید، چون بین نسبیت عام و مکانیک کوانتوم ناسازگاری به وجود آمد. نسبیت عام به توصیف گرانش می ‌پردازد و مکانیک کوانتوم نیز فیزیک ذرات میکروسکوپی است. اما خیلی از دانشمندان این ناسازگاری را یک محدودیت جدی برای علم نمی ‌دانند، چون ما انتظار داریم که اصل نسبیت عام بعد از تصحیح، به بخشی از تئوری کوانتوم پیوسته تبدیل شود. نظریه‌ ی ریسمان نمونه ‌ای از این تلاش ‌ها است.

با تصور چنین نظریه ‌ای، شاید قادر باشیم به این سوال پاسخ دهیم که قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی رخ داده است. البته این موضوع نیز قابل تامل است که شاید پیش از انفجار بزرگ اصلا هیچ چیزی وجود نداشته باشد. ساده ‌ترین پاسخ مطرح شده در مورد انفجار بزرگ، کمترین میزان مقبولیت را در بین دانشمندان داشته است. پاسخ به این شکل است که در لحظه‌ ی انفجار بزرگ نسبیت عام با نسبیت خاص به هم پیوستند تا یک حقیقت واحد را تشکیل دهند: فضازمان. اگر فضا توسط انفجار بزرگ به وجود آمده باشد، شاید زمان هم به همین ترتیب به وجود آمده باشد. در آن صورت، هیچ “’گذشته‌ای” وجود نداشته است و سوال مطرح شده بی مورد خواهد بود. بنابراین و با توجه به این موضوع باید منتظر یک جواب منطبق بر کوانتوم گرانشی باشیم و پس از اثبات آن فرضیه به شکل آزمایشگاهی خواهیم توانست خواهیم توانست پاسخی جدید و قابل اتکا ارائه دهیم.

درادامه با یک سوال دیگر مواجه هستیم و آن این است که مرزهای کیهان ما درکجا قرار دارد؟ گستردگی جهان ما تا کجا ادامه دارد؟ در واقع باید گفت پاسخ این سوالات نیز هنوز برای بشر مبهم است و برای پاسخ به آن تنها به حدس و گمان هایی ساده اکتفا نموده ایم که آن را با شما درمیان می گذاریم.

همانطور که گفتیم فضا و زمان به صورت خود به خودی و به یکباره در اثر انفجار بزرگ پدید آمده اند پس می توان گفت که انرژی کلی آن ها برابر صفر است. بر اساس اصول پایه ای فیزیک می توان گفت که انرژی موجود در غالب یک جرم با انرژی میدان گرانشی آن برابر است. به زبان ساده تر باید بگوییم مجموع مقادیر چیزی که از هیچ پدید آمده است باید همان هیچ باشد. با توجه به علم فعلی ما تنها جهانی قادر به دارا بودن چینی ویژگی هایی است که شکل هندسی آن گرد باشد. به عنوان مثال وقتی بر روی یک کره حرکت می کنیم با هیچ مرزی مواجه نخواهیم شد اما می دانیم که محدودیت هایی برای آن وجود دارد. همین شرایط می ‌تواند در جهان هم صادق باشد. اگر ما به انداز‌ه‌ ی کافی در یک جهت به دوردست نگاه کنیم، می‌ توانیم قسمت پشت سر خود را ببینیم.

اما در عمل ما قادر به انجام چنین کاری نیستیم  و دلیل آن احتمالا می تواند این موضوع باشد که جهان قابل رویت ما خود بخشی از جهان بزرگتریست که ما توانایی دیدن آن را نداریم. علت این امر باید با آنچه که انبساط جهان (inflation) نامیده می ‌شود در ارتباط باشد. بیشتر جهان‌هایی که خود به خود از انداز‌ه‌ی میکروسکوپی به وجود می ‌آیند، به جای آن که برای میلیاردها سال عمر کنند، در یک زمان میکروسکوپیک از هم فرو می ‌پاشند. اما در بعضی موارد،  انرژی دادن به فضای خالی باعث می ‌شود که جهان در یک بازه‌ ی زمانی کوتاه به صورت تصاعدی متورم شود. بر این اساس تصور ما این است که در لحظات اولیه ی پس از انفجار بزرگ یک بازه زمانی پدید آمده است که در آن جهان انبساط می یابد و به این طریق جهان بلافاصله پس از تولد فرو نپاشیده است.

بنابراین می توانیم بگوییم که ممکن است زمانی انبساط در بخشی از جهان که ما در آن حضور داریم متوقف شود اما به این معنا نیست که تمام جهان از انبساط  خارج شده است.

مدتی پیش اختر شناسان متوجه شدند که یک ستاره توسط یک سیاه چاله بلعیده شده است. البته این موضوع به راحتی گفتن آن نیست از این رو، درست از همان موقع تلسکوپی به وسعت زمین  سرنوشت نهایی ستاره ای که توسط یک ابرسیاه چاله بلعیده شده است را ردیابی می کند.

یکی از نتایج این واقعه این است که برخی از مواد تشکیل دهنده ی ستاره از آن جدا شده و در اطراف سیاه چاله انباشته می شوند و سپس این ذرات در اشعه های بسیار باریکی با سرعت فوق العاده بالایی که نزدیک به سرعت نور است شلیک می شوند.

ستاره شناسان رادیویی  از شبکه تلسکوپ رادیو ای به وسعت کره زمین جهت مشاهده نزدیک یک واقعه بسیار خاص در کهکشانی دوردست استفاده کرده اند.  این پدیده در واقع نوری با نام (jet) بود که توسط ستاره ای که در حال بلعیده شدن به درون یک ابر سیاه چاله بود بوجود آمده بود. مشاهدات منبع انتشار بسیار فشرده و در کمال تعجب بسیار کم سرعتی از امواج رادیویی را نمایان کردند.

تیم بین المللی اخترشناسان رادیویی به سرپرستی ژون یانگ در رصد خانه اونسالا دانشگاه علم و فناوری چالمرز در سوئد با استفاده از شبکه اروپایی VLBI (EVN) که تسلکوپی رادیویی به وسعت و بردی به اندازه کره زمین دارد، بر روی جتی تازه یافت شده در منشا Swift J1644+57 مطالعاتی انجام داده اند.

هنگامی که ستاره ای به یک ابرسیاه چاله نزدیک می شود، دچار اختلال شدیدی می شود. تقریبا نیمی از گاز های موجود در آن ستاره به سمت سیاه چاله کشیده می شوند و یک دیسک به دور آن می سازند. در طی این فرآیند مقادیر بسیار زیادی از انرژی جاذبه ای به تشعشعات الکترومغناطیسی تبدیل می شوند و منشاء نوری بسیار درخشانی تولید می کنند که در طول موج های گوناگون قابل مشاهده است.

یکی از عواقب مشهود این فرآیند این است که  برخی از مواد سازنده ستاره که از آن جدا شده و در پیرامون سیاهچاله انباشته می شوند، ممکن است به صورت پرتو های ذره ای بسیار باریک با سرعتی نزدیک به سرعت نور شلیک شوند. این پرتو ها که به اصطلاح جت های نسبیتی نامیده می شوند در طول موج های رادیویی از خود تابش های قدرتمندی ساتع می کنند.

نمونه اول از این اختلالات موجی که منجر به شکل گیری جت نسبیتی شد در سال ۲۰۱۱ توسط ماهواره Swift ناسا رویت شد. در واقع جت نخست به شکل نور های درخشان در اشعه ی X خود را نشان داد و به آن نام Swift J1644+57 را اختصاص دادند. منشا آن نیز به یک کهکشان بسیار دوردست بر می گشت به طوری که ۳٫۹ بیلیون سال زمان طول کشید تا نور حاصل از آن به زمین برسد.

یانگ و همکاران اش توانستند با استفاده از تکنیک تداخل بنیادی بسیار طولانی یا به اختصار (VLBI) محاسبات بسیار دقیقی از این جت بدست آورند.

جون یانگ گفته است ” با استفاده از شبکه تلسکوپی EVN ما توانستیم محل جت را با دقت ۱۰ میکروآرک در ثانیه محاسبه کنیم. این محاسبات از جمله دقیق ترین محاسبات انجام شده توسط تلسکوپ های رادیویی تا به امروز هستند.”

با کمک دقت بسیار بالای محاسبات انجام شده به وسیله شبکه تلسکوپ های رادیویی، حتی با وجود فاصله بسیار زیاد دانشمندان توانستند در جت به دنبال نشانه های حرکتی بگردند.

جون یانگ گفته است که ” ما به دنبال حرکات ابرنوری که سرعتی نزدیک به سرعت نور دارند گشته ایم. طی مشاهدات سه ساله ما حرکات این چنینی در صورت وجود به قطع مشاهده می شدند. اما تصاویر ما تابش بسیار فشرده و ثابتی را نشان می دهد اما هیچ حرکت قابل مشاهده ای در دیده نمی شود.”

نتایج این تحقیقات بینش های مهمی از وقایع پس از نابودی یک ستاره توسط ابر سیاهچاله به دست می دهد و همچنین اطلاعاتی از نحوه رفتار جت ها در محیط های جدید رو می کند.

زولت پاراگی که عضوی از انستیتیو Joint VLBI ERIC (JIVE) در دوینگلو، هلند و عضوی از تیم تحقیقاتی می باشد دلیل فشرده و ثابت بودن جت ها را توضیح می دهد ” مواد شلیک شده نسبی که به تازگی شکل گرفته اند هنگام برخورد با محیط های بین ستاره ای سریعا سرعت شان را از دست می دهند. همچنین، مطالعات پیشین حاکی از این دارند که ما جت را تنها در زاویه ای کوچک می بینیم. این قضیه می تواند دلیل فشرده بودن آن ها را توضیح دهد”

Swift J1644+57  یکی از نخستین اختلالات موجی (Tidal Disruption) مورد مطالعه است و قطعا پس از آن موارد بیشتری نیز تحت بررسی قرار می گیرند.

استفانی کوموسا از انستیتو ماکس پلانک اخترشناسی رادیویی در بون، آلمان گفته است که ” مشاهدات صورت گرفته به کمک نسل جدید تلسکوپ های رادیویی اطلاعات بیشتری از وقایع پس از بلعیده شدن یک ستاره توسط سیاه چاله می دهد. هم چنین در خصوص اینکه جت های قدرتمند چگونه درست در کنار سیاه چاله ها شکل و تکامل پیدا می کنند نیز اطلاعاتی حاصل شده است”.

هم چنین یانگ اظهار داشت ” در آینده، تلسکوپ های رادیویی عظیمی همچون تلسکوپ دارای روزنه کرودی ۵۰۰ متری (FAST) و تلسکوپ آرایش کیلومتر مربعی (SKA) امکان انجام مشاهدات گسترده تر جزیی تر این پدیده های فوق العاده را به ما خواهند داد”.

منبع: astronomy

بیشتر افرادی که به رویدادهای آسمانی علاقه دارند و آن  ها را در تصمیم های خود دخیل می کنند، به ریز جزییات رخدادهای آسمان دقت دارند. اختر شناسان راهی باز کرده اند تا مردم بتوانند به راحتی بفهمند که در آن بالا یعنی آسمان چه خبر است. اگر ادوات رصد کردن آسمان در دست دارید، گاهی می توانید شاهد رویدادهایی باشید که اجرام آسمانی را در تقابل هم قرار می دهند و با دیدن این صحنه ها حسابی لذت ببرید.  گویا آی تی امروز به بررسی رویدادهای پایانی ماه اکتوبر خواهد پرداخت. با ما همراه باشید.

ماه و مرکز صورت فلکی شیر – ۲۵ و ۲۶ اکتبر

در ساعات قبل از طلوع خورشید، رو به مشرق حلال نازک ماه را در زیر ستاره ی درخشان رگولوس تماشا کنید، که مرکز  صورت فلکی لئو (شیر)  را نشان می دهد. دو شئ نورانی تنها در چند درجه اندک از هم فاصله خواهند داشت، تنها کمی بیشتر از عرض انگشت شستتان که در فاصله طول دست تان قرار دارد. تقابل ماه با سیاره های اطراف همیشه جذاب هستند و موضوع مهمی برای رصد کنندگان آسمان به شمار می آیند.

مشتری و ماه- ۲۸ اکتبر

و باری دیگر ماه به یک سیاره ی دیگر می رسد اما این بار این سیاره بزرگترین سیاره ی منظومه ی شمسی و یکی از درخشان ترین سیارات آسمان تاریک شب است.

ماه و مشتری منظره ای خیره کننده تولید می کنند که حتی چشم غیر مسلح هم از دیدن آن ها لذت خواهد برد و این فرصت عکس برداری بسیار خوبی در مقابل طلوع درخشنده ی شرقیست.

زحل و ناهید- ۳۰ اکتبر

درست هنگام گرگ و میش عصر در آسمان های جنوب غربی به دنبال ناهید و زحل بگردید تا شاهد جفت شدن آن ها در صحنه ای خارق العاده باشید. این صحنه بسیار زیباست و فرصتی است که عکاس های آماتور، و حتی حرفه ای، از آن برای تکمیل آلبوم های خود استفاده کنند. چیزی که جالب است رنگ نارنجی است که در این تقابل به چشم می آید.

در رویداد مذکور در میان زحل و ناهید ستاره ای نارنجی با نام آنتاراس قرار دارد، که چشم صورت فلکی اسکورپیوس (عقرب) است. با استفاده از دوربین دو چشم می توان جفت شدن این دو سیاره را به زیبایی دید اما با کمک یک تلسکوپ می توان حلقه ی دور زحل و دیسک دور ناهید را نیز رصد کرد.

اگر توانستید این رویداد ها را دنبال کنید، تصاویری از آنچه در ابزارهای خود می بینید تهیه کنید و برای ما ارسال کنید.

چرا نباید به این زودی سیارات خارجی را “زمین مانند” بنامیم؟

هر زمان که اخترشناسان سیاره ی دیگری پیدا می کنند اولین سوالی که در ذهن همه ی ما پدید می آید این است که “آیا این سیاره شبیه به زمین است؟” پیدا کردن سیاره ای مشابه زمین به ندرت شانس پیدا کردن حیات مشابه سیاره خودمان را بیشتر و بیشتر می کند و ممکن است نهایتا مدرکی بر این باشد که ما در این جهان عظیم تاریک و سرد تنها نیستیم.

اما، هنگامی که سیاره ها “مشابه زمین” خطاب می شوند، ما نباید به سرعت نتیجه گیری کنیم. با ابزار های امروزی،  پیدا کردن سیارات دوردست خود کاری بسیار دشوار است ( با اینکه امروزه این فرآیند بسیار آسان تر شده است)، دیگر حرفی از دشواری فهمیدن اینکه آیا در آن سیارات هم درخت و اقیانوس و دشت و صحرا نیز وجود دارد نخواهیم زد! علاوه بر این، اصلا “مشابه زمین” بودن به چه معناست؟ آیا تنها به این معناست که سیاره در ناحیه شمسی قابل سکونت قرار گرفته باشد؟ یا اینکه در سطح اش آب مایع وجود داشته باشد و اتمسفر آن نیز مشابه زمین و شاید هم تغییرات آب و هوایی شدید مشابه زمین داشته باشد؟

زیاد هم به دلتان صابون نزنید!

قطعا پاسخ این سوالات به این زودی ها داده نخواهد شد، زیرا به این زودی ما قادر به تشخیص بسیاری از این موارد نخواهیم بود. در حالی که امروزه دانشمندان در حال کار بر روی تشعشعات ستاره ای که از از جو سیارات عبور می کنند هستند تا از طریق آن ها نوع گاز های موجود در آن سیاره را تشخیص دهند ولی این تا مدتی طولانی این دقیق ترین کاریست که ما قادر به انجام آن خواهیم بود. اگر ماموریت Starshot موفقیت آمیز باشد، تاکید می کنیم که “اگر” موفقیت آمیز باشد و به منظومه ی Alpha Centauri برسد ممکن است به درک بهتری در این زمینه برسیم اما آمادگی برای این ماموریت خود دهه ها طول خواهد کشید. از این رو، هم اکنون بهتر از سیاره ها را “مشابه زمین” ننامیم. متاسفانه، ما واقعا هیچ راهی برای دانستن اینکه آن سیارات دقیقا تا چه حد مشابه زمین ما هستند در دست نداریم.

در حال حاضر دانش ما تنها محدود به رصد های عینی از سیارات خارج از منظومه ی شمسی ما می شود و حتی رصد آن ها نیز کاری دشوار است. سه مشخصه ی مهم که تا حدی هم برایمان قابل اتکا هستند و ما نیز قادر به دریافت آن ها هستیم جرم سیاره، دوره ی چرخش آن و فاصله محور چرخش آن با ستاره منظومه ای که در آن قرار دارد هستند. این ها ممکن است در برابر اطلاعات پر جزیاتی که ما از مریخ و یا ناهید بدست آورده ایم بسیار ناچیز به نظر برسند ولی اختر شناسان تنها با دانستن اندازه و فاصله ی یک سیاره نیز می توانند اطلاعات بسیار مهمی از آن بدست آورند.

چگونه چیز هایی که اکنون می دانیم را فهمیده ایم؟

برای تعیین جرم یک سیاره ی خارجی، اختر شناسان عموما به ستاره ای که سیاره حول آن گردش می کند نگاه می کنند و حرکات جلو و عقب رو ناشی از گرانش سیاره را محاسبه می کنند. باید به خاطر داشته باشیم که جرم و اندازه دو معیار کاملا متفاوت اند و ما در حال حاضر هیچ روش درستی برای محاسبه ی اندازه سیاره در دست نداریم. نهایت کاری که از دست ما بر می آید  تخمین اندازه بر اساس جرم بدست آمده سیاره می باشد. برای فهمیدن سرعت حرکت سیارات تنها کاری که اختر شناسان موظف به انجام آن هستند این است که منتظر کم نور شدن ستاره، هنگامی که سیاره از جلو آن عبور می کند باشند. با ترکیب این اطلاعات به علاوه جرم ستاره می توان فاصله تخمینی سیاره خارجی را محاسبه کرد و فهمید که آیا سیاره در فاصله قابل سکونتی از ستاره قرار گرفته است یا خیر.

محدوده حلقه ای حول یک ستاره ناحیه قابل حیات آن است که در آنجا دما اجازه وجود آب مایع را می دهد و در حال حاضر همین مسئله بزرگترین آزمایشی است که اختر شناسان می توانند برای شناسایی امکان وجود حیات در یک سیاره انجام دهند. اگر سیاره ای از این حلقه بیرون باشد شانس یافت شدن حیات در آن اساسا صفر خواهد بود.

در حالی که بودن در ناحیه قابل حیات اولین شرط “مشابه زمین” بودن یک سیاره خارجی است اما قطعا تنها شرط آن نیست. تنها به این دلیل که امکان وجود آب مایع در آنجا وجود دارد بدین معنا نیست که قطعا در آنجا آب مایع یافت خواهد شد. ممکن است سیاره مملو از مواد سمی و شاید کاملا هم یک زمین مرده باشد. ممکن است هسته ی آن، همان چیزی که  نیرو ی مغناطیسی سیاره ما را که عامل عدم ورود تشعشعات رادیواکتیو به جو است را به وجود می آورد، مرده باشد و یا شاید حتی اتمسفر خود را از دست داده باشد. ممکن است توسط تشعشعات قوی ستاره اش نابود و یا توسط شهاب سنگ ها تخریب شده باشد. منظور ما این است که دلایل بسیار زیادی برای غیر قابل حیات بودن سیاره های قابل سکونت احتمالی وجود دارند و روش های رصد کردن ما برای بررسی بسیاری از این دلایل به اندازه ی کافی پیشرفته نیستند. “مشابه زمین” خطاب کردن سیاره های خارجی در حال حاضر کمی زود قضاوت کردن است.

تعداد بسیار زیادی سیاره خارجی در این جهان وجود دارد و ما نیز تعداد بسیار دیگری را پیدا خواهیم کرد. دلیلی بر عدم پیدا کردن سیاره ای مشابه زمین در آینده وجود ندارد. ما تنها بایست تا آن زمان شکیبا باشیم.

نظرات و دیدگاه های خود را درباره این مطلب کاربردی و مفید با دیگر کاربران گویا آی تی در میان بگذارید و همچنین با اشتراک گذاری آن در شبکه های اجتماعی آن را به دیگران نیز آموزش دهید.

منبع: astronomy