پرسش و پاسخ اختر فیزیک

[Panahandeh]

دوستان عزیز

با سلام

لطفا پرسشهای راجع به کیهان شناسی و اختر فیزیک را در این تاپیک مطرح کنید

ممنون

[cosmologist]

با سلام... چه جوری میشه شتاب انبساط تند شونده جهان رو با استفاده از قانون دوپلر ثابت کنیم؟

سلام
فکر کنم اینجوری بشه بررسی کرد که اول با استفاده از بررسی اثر دوپلر میان نمودار هابل رو رسم میکنند و ثابت هابل رو بدست میارن. اثر دوپلر در طیف نشون میده که اجرام با چه سرعتی دارن از ما دور میشن. شیب نمودار هابل هم نشون دهنده ثابت هابل هست.
جالا بیایم ثابت هابل رو در طول دورانهای مختلف بررسی کنیم. اگر ثابت هابل تغییر نکرده باشه یعنی سرعت دور شدن اجرام هم تغییر نکرده که این نشون دهنده مدل حالت پایا برای جهان خواهد بود. اگر ثابت هابل زیاد شده باشه نشون میدهکه جهان با شتاب بیشتری داره منبسط میشه.

[Ehsan]

سلام
فکر کنم اینجوری بشه بررسی کرد که اول با استفاده از بررسی اثر دوپلر میان نمودار هابل رو رسم میکنند و ثابت هابل رو بدست میارن. اثر دوپلر در طیف نشون میده که اجرام با چه سرعتی دارن از ما دور میشن. شیب نمودار هابل هم نشون دهنده ثابت هابل هست.
جالا بیایم ثابت هابل رو در طول دورانهای مختلف بررسی کنیم. اگر ثابت هابل تغییر نکرده باشه یعنی سرعت دور شدن اجرام هم تغییر نکرده که این نشون دهنده مدل حالت پایا برای جهان خواهد بود. اگر ثابت هابل زیاد شده باشه نشون میدهکه جهان با شتاب بیشتری داره منبسط میشه.

البته مدلِ حالتِ پایا منظورش ثابت بودنِ ثابتِ هابل نیست، حتی وقتی ثابتِ هابل بدونِ تغییره جهان عمرِ محدود داره چون بالاخره داره منبسط میشه دیگه، ثابت بودنِ ثابت هابل تضمینی هستش برای ثابت بودنِ نرخِ انبساط، ولی در هر صورت انبساط وجود داره، در مدلِ حالتِ پایای معروف انبساطی در کار نیست

[cosmologist]

البته مدلِ حالتِ پایا منظورش ثابت بودنِ ثابتِ هابل نیست، حتی وقتی ثابتِ هابل بدونِ تغییره جهان عمرِ محدود داره چون بالاخره داره منبسط میشه دیگه، ثابت بودنِ ثابت هابل تضمینی هستش برای ثابت بودنِ نرخِ انبساط، ولی در هر صورت انبساط وجود داره، در مدلِ حالتِ پایای معروف انبساطی در کار نیست

باتشکر
زیاد بهش دقت نکرده بودم

[fatemeh.zar]

سلام! من 4 تا سوال داشتم که خ هم ربطی به هم شاید نداشته باشن. همشو می پرسم!

1-گویا شعاع شوارتزشیلد انسان چیزی از مرتبه 10 به توان منفی 29 است.
خب این یعنی که نو اگر از فاصله ای نزدیک تر از این فاصله به ما برخورد کنه نمی تونه از میدان گرانشی ما فرار کنه!!!!
خب، چرا الان کلی نور درون ما جمع نمیشه تا آخر منفجر بشیم؟
(من یه دشواری دارم که گاهی خودم هم سوالام رو نمی فهمم!)

2-درباره انتقال به سرخ یک سوال!
خب فرض کنید یک طیف داریم که در طول موج آلفا یک خط نشری وجود دارد. چگونه می فهمیم که این خط مربوط به نشر طول موج بتا است که با انتقال دوپلر جابجا شده و یا اینکه واقعا طول موج آلفا نشر شده و منبع تابش نسبت به ما سرعت شعاعی ندارد؟

3-چرا نمی تونیم بگیم مهبانگ در مرکز عالم اتفاق افتاد؟
و چرا نمی تونیم جایی رو پیدا کنیم (و اسمش رو بذاریم مرکز عالم) که همه چیز از اونجا دور میشه؟؟؟

4-قرمزگرایی گرانشی چیه و چجوری میشه محاسبه اش کرد؟

[Ehsan]

سلام! من 4 تا سوال داشتم که خ هم ربطی به هم شاید نداشته باشن. همشو می پرسم!

1-گویا شعاع شوارتزشیلد انسان چیزی از مرتبه 10 به توان منفی 29 است.
خب این یعنی که نو اگر از فاصله ای نزدیک تر از این فاصله به ما برخورد کنه نمی تونه از میدان گرانشی ما فرار کنه!!!!
خب، چرا الان کلی نور درون ما جمع نمیشه تا آخر منفجر بشیم؟
(من یه دشواری دارم که گاهی خودم هم سوالام رو نمی فهمم!)

این شعاع وقتی تعریف می‌شه که همه ی جرمِ انسان رو توی یک نقطه جمع کنیم، شعاعِ شوارتزشیلدِ خورشید هم سه کیلومتر هستش اما همه ی نورهایی که از سه کیلومتری خورشید میان به ما میرسن به این علت که سه کیلومتر یعنی اگر همه جرمِ خورشید رو توی یک نقطه جمع کنیم، اون وقت از فاصله ی سه کیلومتری این نقطه حتی نور هم نمی‌تونه فرار کنه

2-درباره انتقال به سرخ یک سوال!
خب فرض کنید یک طیف داریم که در طول موج آلفا یک خط نشری وجود دارد. چگونه می فهمیم که این خط مربوط به نشر طول موج بتا است که با انتقال دوپلر جابجا شده و یا اینکه واقعا طول موج آلفا نشر شده و منبع تابش نسبت به ما سرعت شعاعی ندارد؟

اگر به تنها یک نقطه نگاه کنیم بله حق با شماست نمیشه فهمید اما وقتی کلِ طیف رو ببینیم می‌تونیم بفهمیم که این یک طیفِ شیفت یافته‌است یا همون قبلیه مثلا اگر طیفِ ما کلا سه تا خط داشته باشه، اگر یکیشون رو ببینیم نمی‌تونیم بفهمیم که این کدوم یکی از اون سه تاست اما وقتی همه ی طیف رو ببینیم میشه فهمید چون ترتیبِ خطوط نسبت به طولِ موج عوض نمیشه (یعنی اگر خطی کمترین طولِ موج رو داره، همیشه و با هر انتقال دوپلری طولِ موجش نسبت به دو تا خطِ دیگه کمتر خواهد بود.

3-چرا نمی تونیم بگیم مهبانگ در مرکز عالم اتفاق افتاد؟
و چرا نمی تونیم جایی رو پیدا کنیم (و اسمش رو بذاریم مرکز عالم) که همه چیز از اونجا دور میشه؟؟؟

این تاپیک در خدمت ِ شماست
http://forum.avastarco.com/forum/sho...B2%D8%B1%DA%AF

4-قرمزگرایی گرانشی چیه و چجوری میشه محاسبه اش کرد؟

به خاطرِ گرانش، فوتونها قدری از انرژی خودشون رو از دست می‌دن تا مثلا از سطحِ خورشید به ما برسن (درست مثلِ وقتی که ما یک توپ رو به سمتِ بالا پرتاب می‌کنیم و به مرور با بالاتر رفتنِ توپ انرژیش کمتر و کمتر میشه) برای محاسبه‌اش باید اختلافِ پتانسیل فوتون در اثرِ طی مسافتی درونِ میدانِ گرانشی رو برابر با تغییراتِ انرژیش قرار بدید.

[fatemeh.zar]

اگر به تنها یک نقطه نگاه کنیم بله حق با شماست نمیشه فهمید اما وقتی کلِ طیف رو ببینیم می‌تونیم بفهمیم که این یک طیفِ شیفت یافته‌است یا همون قبلیه مثلا اگر طیفِ ما کلا سه تا خط داشته باشه، اگر یکیشون رو ببینیم نمی‌تونیم بفهمیم که این کدوم یکی از اون سه تاست اما وقتی همه ی طیف رو ببینیم میشه فهمید چون ترتیبِ خطوط نسبت به طولِ موج عوض نمیشه (یعنی اگر خطی کمترین طولِ موج رو داره، همیشه و با هر انتقال دوپلری طولِ موجش نسبت به دو تا خطِ دیگه کمتر خواهد بود.

اجازه بدید منظورم رو کاملتر بگم. حالا فرض کنید همونطور که شما گفتید ما یه طیف داریم که سه تا خط نشری از خودش نشون میده در طول موج های آلفا، بتا و گاما. یک عنصر ایکس داریم که در آزمایشگاه طیف نشری با طول موج های آلفا و بتا تولید میکنه و یک عنصر ایگرگ داریم که طول موج خط نشری اش گاما هست. در این صورت اگه منبعمون سرعت شعاعی نداشته باشه باید گفت که مواد تشکیل دهنده ی اون عناصر ایکس و ایگرگ هستند.
حالا فرض کنیم که منبع با سرعت وی از ما دور بشه و به این خاطر طول موجهایی که ما می بینیم دچار قرمزگرایی شده باشن. در اینجا لازمه که یه تصحیح با انتقال دوپلر انجام بدیم و متوجه میشیم که طول موجهای اولیه این خط ها آلفا پریم، بتا پریم و گاما پریم بوده . از قضا عنصری هم هست به نام زد که خطوط طیف نشری اش همین طول موج ها رو داره.
در این صورت چطوری میتونیم تشخیص بدیم که آیا منبع ساکنه و از عناصر ایکس و ایگرگ تشکیل شده و یا اینکه داره از ما دور میشه و فقط از عنصر زد تشکیل شده؟؟؟؟

به خاطرِ گرانش، فوتونها قدری از انرژی خودشون رو از دست می‌دن تا مثلا از سطحِ خورشید به ما برسن (درست مثلِ وقتی که ما یک توپ رو به سمتِ بالا پرتاب می‌کنیم و به مرور با بالاتر رفتنِ توپ انرژیش کمتر و کمتر میشه) برای محاسبه‌اش باید اختلافِ پتانسیل فوتون در اثرِ طی مسافتی درونِ میدانِ گرانشی رو برابر با تغییراتِ انرژیش قرار بدید.

ببخشید نفهمیدم چطوری محاسبه میشه!!! اختلاف پتانسیل فوتون و تغییرات انرژی اش رو باید چطور بدست بیاریم؟؟؟ اگه فرمول هاش رو بنویسید ممنون میشم!

و یک سوال دیگه هم برام پیش اومد دیشب:
الان که افق رویداد کشف شده و نشون میده که ما قادر به دیدن فواصل دورتر از یه فاصله ی معین نیستیم، آیا این نمی تونه یه جواب برای پارادوکس البر باشه و نتیجه گیری خودش که عمر جهان هنوز اونقدر زیاد نیست که نور ستاره ها به ما برسن رو رد کنه؟ میتونیم احتمال بدیم که در کره ای که تا افق رویداد ما هست چگالی تعداد ستاره ها زیاد نیست. در واقع این افق رویداد یه جور بینهایت بودن جهان رو حل میکنه!!

یک سوال دیگه هم می پرسم: (نپرسم یادم میره ببخشید اینقدر سوال تو سوال شد!)
توی نجوم دینامیکی گفت که یه اختروشی کشف کردن که فاصله اش از ما 18میلیارد سال نوریه. خب مگه ما نمیگیم عمر جهان 13.7 میلیارد ساله؟ پس این چطور ممکنه؟

[Ehsan]

اجازه بدید منظورم رو کاملتر بگم. حالا فرض کنید همونطور که شما گفتید ما یه طیف داریم که سه تا خط نشری از خودش نشون میده در طول موج های آلفا، بتا و گاما. یک عنصر ایکس داریم که در آزمایشگاه طیف نشری با طول موج های آلفا و بتا تولید میکنه و یک عنصر ایگرگ داریم که طول موج خط نشری اش گاما هست. در این صورت اگه منبعمون سرعت شعاعی نداشته باشه باید گفت که مواد تشکیل دهنده ی اون عناصر ایکس و ایگرگ هستند.
حالا فرض کنیم که منبع با سرعت وی از ما دور بشه و به این خاطر طول موجهایی که ما می بینیم دچار قرمزگرایی شده باشن. در اینجا لازمه که یه تصحیح با انتقال دوپلر انجام بدیم و متوجه میشیم که طول موجهای اولیه این خط ها آلفا پریم، بتا پریم و گاما پریم بوده . از قضا عنصری هم هست به نام زد که خطوط طیف نشری اش همین طول موج ها رو داره.
در این صورت چطوری میتونیم تشخیص بدیم که آیا منبع ساکنه و از عناصر ایکس و ایگرگ تشکیل شده و یا اینکه داره از ما دور میشه و فقط از عنصر زد تشکیل شده؟؟؟؟

خطوطِ طیفی عناصر عموما آنقدر پیچیده و پر تعداد و خاص هستند که نمیشه با یک انتقالِ ساده ی همه ی خطوط اونها و از طیفِ مجموعه ای از عناصر طیفِ مجموعه ای دیگه تبدیل کرد. یه چیزی تو مایه های اثرِ انگشت که کاملا منحصر به فرد و البته پیچیده است

ببخشید نفهمیدم چطوری محاسبه میشه!!! اختلاف پتانسیل فوتون و تغییرات انرژی اش رو باید چطور بدست بیاریم؟؟؟ اگه فرمول هاش رو بنویسید ممنون میشم!

فرض کنید به فوتون یه جرمی نسبت بدیم به اندازه ی m (بعدا میگیم دقیقا چه قدر باشه) اختلافِ انرژی پتانسیلِ گرانشی فوتون رو از فاصله ای که رها شده (R) با بینهایت حساب می‌کنیم و برابر با تغییر انرژی فوتون قرار میدیم. چون میدونیم انرژی فوتون h*f هستش که h ثابت پلانک و f فرکانسِ فوتونه، می‌تونیم حتی جرمِ فوتون رو هم از رابطه ی E=mc^2 حساب کنیم و نهایتا خواهیم داشت:

البته این فرمول تقریبی هستش و در حد کلاسیک به دست میاد، فرمولِ دقیقتر رو باید نسبیتِ عام جست و جو کرد

و یک سوال دیگه هم برام پیش اومد دیشب:
الان که افق رویداد کشف شده و نشون میده که ما قادر به دیدن فواصل دورتر از یه فاصله ی معین نیستیم، آیا این نمی تونه یه جواب برای پارادوکس البر باشه و نتیجه گیری خودش که عمر جهان هنوز اونقدر زیاد نیست که نور ستاره ها به ما برسن رو رد کنه؟ میتونیم احتمال بدیم که در کره ای که تا افق رویداد ما هست چگالی تعداد ستاره ها زیاد نیست. در واقع این افق رویداد یه جور بینهایت بودن جهان رو حل میکنه!!

افقِ رویداد برای سیاهچاله تعریف میشه، برای جهان چه طور افقِ رویداد تعریف میکنیم؟

یک سوال دیگه هم می پرسم: (نپرسم یادم میره ببخشید اینقدر سوال تو سوال شد!)
توی نجوم دینامیکی گفت که یه اختروشی کشف کردن که فاصله اش از ما 18میلیارد سال نوریه. خب مگه ما نمیگیم عمر جهان 13.7 میلیارد ساله؟ پس این چطور ممکنه؟

میتونه منظورش فاصله ی کنونی باشه، اما اگر منظور فاصله ای باشه که اختروش موقعِ رها شدنِ فوتونش از ما داشته، این نمیتونه بیشتر از عمرِ جهان*سرعت نور باشه.

[fatemeh.zar]

افقِ رویداد برای سیاهچاله تعریف میشه، برای جهان چه طور افقِ رویداد تعریف میکنیم؟

مطمئنین اسمش افق رویداد نبود؟؟؟ یه چیزی بود که می گفت ما از یه فاصله ای بیشتر رو الان نمی تونیم ببینیم. تو کتاب مادرن خوندم ولی الان هرچی گشتم پیدا نکردم. (شایدم یه جای دیگه خونده باشم)
اگه پیداش کردم میگم.

میتونه منظورش فاصله ی کنونی باشه، اما اگر منظور فاصله ای باشه که اختروش موقعِ رها شدنِ فوتونش از ما داشته، این نمیتونه بیشتر از عمرِ جهان*سرعت نور باشه.

یعنی مثلا این اختروش نورش الان بعد از مثلا 1 میلیارد سال به ما میرسه و ما با توجه به اینکه میدونیم 1 میلیارد سال پیش کجا بوده ، جای الانش رو حدس زدیم که شده 18 میلیارد سال نوری؟

[mjaasgari]

سلام! من 4 تا سوال داشتم که خ هم ربطی به هم شاید نداشته باشن. همشو می پرسم!

1-گویا شعاع شوارتزشیلد انسان چیزی از مرتبه 10 به توان منفی 29 است.
خب این یعنی که نو اگر از فاصله ای نزدیک تر از این فاصله به ما برخورد کنه نمی تونه از میدان گرانشی ما فرار کنه!!!!
خب، چرا الان کلی نور درون ما جمع نمیشه تا آخر منفجر بشیم؟
(من یه دشواری دارم که گاهی خودم هم سوالام رو نمی فهمم!)

2-درباره انتقال به سرخ یک سوال!
خب فرض کنید یک طیف داریم که در طول موج آلفا یک خط نشری وجود دارد. چگونه می فهمیم که این خط مربوط به نشر طول موج بتا است که با انتقال دوپلر جابجا شده و یا اینکه واقعا طول موج آلفا نشر شده و منبع تابش نسبت به ما سرعت شعاعی ندارد؟

3-چرا نمی تونیم بگیم مهبانگ در مرکز عالم اتفاق افتاد؟
و چرا نمی تونیم جایی رو پیدا کنیم (و اسمش رو بذاریم مرکز عالم) که همه چیز از اونجا دور میشه؟؟؟

4-قرمزگرایی گرانشی چیه و چجوری میشه محاسبه اش کرد؟

خوب ببینید در باره قسمت 3 سوالاتون شما اگه با اصل کیهان شناسی و بیانات مختلف اون آشنا باشین این مشکل پیش نمیاد.
اصل کیهان شناسی بیان میکند که اگر در فاصله دور مثلا حدود 100 مگاپارسک به کیهان ،عالم، جهان نگاه کنیم تمام این کیهان همگن و همسانگرد است.
اصل کیهان شناسی بیان میکند که در کیهان هیچ نقطه ی ویژه ای وجود ندارد یعنی شما نمیتوانید بگویید اینجا در این نقطه بیگ بنگ بوده ویا اینکه این نقطه خواص ویژه ای دارد که دیگر نقاط ندارند. یا تمامی نقاط اون ویژگی رو دارند یا هیچکدوم ندارند.

[mohsen4465]

مطمئنین اسمش افق رویداد نبود؟؟؟ یه چیزی بود که می گفت ما از یه فاصله ای بیشتر رو الان نمی تونیم ببینیم. تو کتاب مادرن خوندم ولی الان هرچی گشتم پیدا نکردم. (شایدم یه جای دیگه خونده باشم)
اگه پیداش کردم میگم.

بهش میگن "لبه دنیای قابل مشاهده" یا "مرز دنیای مرئی". فاصله اون از ما 46.6 میلیارد سال نوری هست.

یعنی مثلا این اختروش نورش الان بعد از مثلا 1 میلیارد سال به ما میرسه و ما با توجه به اینکه میدونیم 1 میلیارد سال پیش کجا بوده ، جای الانش رو حدس زدیم که شده 18 میلیارد سال نوری؟

در کیهانشناسی فواصل رو بروش‌های مختلفی میشه بیان کرد که این وسط دوتا شیوه خیلی بیشتر کاربرد دارن یکیش اینه که فاصله مطلق کنونی رو بگیم و دومیش اینه که فاصله رو بر حسب مدت زمانی بگیم که طول کشیده تا نورش به ما برسه. میدونیم که فضا در حال انبساطه. پس اگه مثلاً الان شما فلان کهکشان دوردست رو در فاصله 5 میلیارد سال نوری می‌بینید دلیل بر این نیست که همین الان دقیقاً فاصلش 5 میلیارد سال نوری باشه. چرا؟ چون نوری که از اون به ما میرسه مال زمانی بوده که اون کهکشان به ما نزدیکتر بوده. یعنی ما داریم مکان گذشته اون کهکشان رو می‌بینیم. مطمئناً همین الان اون کهکشان خیلی خیلی دورتر شده.

کهکن‌ترین چیزی که در دنیا می‌بینیم مربوط به 13.8 میلیارد سال پیشه (نوری که 13.8 میلیارد سال پیش گسیل کرده). اما این جرم در همین لحظه در فاصله 13.8 میلیارد سال نوری نیست چون این تصویر گذشته اونه و جرم مذبور الان در فاصله 46.6 میلیارد سال هست. امیدوارم مطلب رو خوب رسونده باشم.