انفجار بزرگ

[Ehsan]

آغاز ِ کیهان ِ مادی همواره سوال بسیاری از دانشمندان در تمام ِ دوران بوده است.

شواهد بسیار محکم و غیر قابل انکاری وجود دارند که بیان می کنند جهان ِ ما گذشته ای بسیار فشرده و داغ داشته و بعد از این گذشته ی ِ داغ، با رویدادی شبیه به یک انفجار، محتویات جهان بیرون جهیده و جهان ِ بزرگ و منبسط شونده ی ِ امروزی را پدید آورده است.

نظریه ای که این انفجار را توصیف می کند و جزئیات ِ تحول ِ کیهان از آن روزهای ِ داغ تا کنون را شرح می دهد نظریه ی ِ انفجار بزرگ می نامند. نفس ِ این انفجار و گذشته ی ِ داغ تقریبا برای ِ همه پذیرفته شده است و آنچه در آن اختلاف وجود دارد جزئیات ِ این نظریه و نحوه ی ِ بیان ِ فیزیکی ِ این رویداد است.



هدف از ایجاد این تاپیک، بررسی ِ این پدیده ی ِ اسرار آمیز و اتفاقات مربوط به آن است



اما ابتدا با سوالی تاپیک را آغاز می کنیم، لطفا به پست بعد و بعد تر توجه کنید!
ـــــــــــــــ

و طبق معمول از زدن ِ پستهای ِ کپی پیست شده و طولانی به شدت خودداری کنید! لطفا

[Uranus.sun]

بیگ بنگ: هیچ‌کس دقیقا نمی‌داند “ماده تاریک” چیست، اما دانشمندان از اثرات گرانشی موجود بر روی اجسام مرئی، مثل ستاره‌ها و کهکشان‌ها، به وجود آن پی برده‌اند. اما به نظر می‌رسد در یک کهکشان، “ماده تاریک” گمشده است.


image e NGC DF

به گزارش بیگ بنگ، وقتی دانشمندان با تلسکوپ هابل به سمت کهکشان کروی NGC 1052-DF2 یا DF2 نشانه گرفتند با این معما مواجه شدند که به نظر فاقد “ماده تاریک” است. این کهکشان ساکن فضای بین کهکشانی است و نزدیکترین چیز به «هیچ» است، اما همچنان چیزی است که وجود دارد. این کهکشان از نظر فیزیکی بزرگتر از کهکشان راه شیری است، اما ازدحام ستارگان آن به قدری کم است که هابل می‌تواند از میان آنها، تعداد بیشماری کهکشان پس‌زمینه را رصد نماید.

معمای DF2 فقدان “ماده تاریک” است. کهکشان‌ها تا حدی از ماده مرئی – ستاره‌ها و گازها – تشکیل شده‌اند. اما بخش عمده‌ای از ترکیب‌بندی کهکشان‌ها از “ماده تاریک” تشکیل شده، چسبی نامرئی که مانع فرار ستاره‌ها از کهکشان می‌شود.

از آنجایی که این کهکشان بی‌ضرر، تئوری‌های مرسوم در مورد چگونگی کنار هم قرار گرفتن کهکشان‌ها را به چالش می‌کشد، وقتی برای اولین‌بار اعلام شد که کیهان دارای چنین قانون‌شکنی است، اخترشناسان نسبت به چنین چیزی تردید داشتند. به هر حال، کل کیهان بر روی داربست نامرئی “ماده تاریک” ساخته شده است.



محققان برای بررسی مجدد نتیجه‌گیری خود، از هابل کمک گرفتند تا فاصله ما با این کهکشان را بدست بیاورند. اگر DF2 نزدیک‌تر از چیزی بود که محققان فکر می‌کردند، معمای “ماده تاریک” از بین می‌رود. آنها در واقع دریافتند که این کهکشان کمی دورتر از اندازه‌گیری اولیه است. به گفته دانشمندان این اندازه‌گیری جدید به آنها کمک می‌کند تا تأیید کنند که “ماده تاریک” واقعاً در این کهکشان عجیب و غریب وجود ندارد. آنها می‌گویند که اکنون این بر عهده‌ی نظریه‌پردازان است تا دلیل آن را بیابند.

وقتی اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ هابل یک کهکشان عجیب و غریب را کشف کردند که به نظر می‌رسید “ماده تاریک” زیادی ندارد، برخی تصور کردند که باور این یافته سخت است و به دنبال توضیح ساده‌تر بودند. به هر حال ماده تاریک، چسب نامرئی است که بخش عمده‌ای از ماده جهان را تشکیل می‌دهد. به نظر می‌رسد که همه کهکشان‌ها تحت سلطه آن هستند. در واقع، تصور می‌شود که کهکشان‌ها در داخل هاله‌های عظیم “ماده تاریک” شکل می‌گیرند.

بنابراین، یافتن کهکشانی فاقد ماده تاریک ادعایی خارق‌العاده است که خرد متعارف را به چالش می‌کشد. این پتانسیل می‌تواند نظریه‌های مربوط به شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها را برهم بزند.

تیمی از دانشمندان به سرپرستی “پیتر ون داکوم” از دانشگاه ییل در نیوهیون – کانکتیکات، برای تقویت یافته‌ی خود، که نخستین‌بار در سال ۲۰۱۸ گزارش شد، مطالعه‌ی اولیه‌شان را با نگاه قوی‌تر هابل به کهکشانی که NGC 1052-DF2 نام دارد دنبال کردند. دانشمندان از آن به عنوان DF2 یاد می‌کنند.

“ون داکوم” گفت: «ما با مشاهدات اولیه‌ی هابل از این کهکشان در سال ۲۰۱۸ شروع کردیم. من فکر می‌کنم مردم حق داشتند که آن را زیر سوال ببرند زیرا این یک نتیجه غیرعادی است. اگر یک توضیح ساده مثل فاصله‌ی اشتباه وجود داشت. اما فکر می‌کنم اگر کهکشانی عجیب و غریب باشد، سرگرم‌کننده‌تر و جالب‌تر است.»

NGC DF

تعیین میزان “ماده تاریک” کهکشان به اندازه‌گیری دقیق فاصله‌ی آن تا زمین بستگی دارد. اگر DF2 همانطور که تیم “ون داکوم” ادعا می‌کند از زمین فاصله داشته باشد، محتوای “ماده تاریک” کهکشان ممکن است تنها چند درصد باشد. نتیجه‌گیری محققان بر اساس حرکت ستارگان در کهکشان است، بنابراین سرعت آنها تحت تاثیر کشش گرانشی قرار دارد. محققان دریافتند که تعداد ستاره‌های مشاهده ‌شده، مجموع جرم کهکشان را تشکیل می‌دهد و فضای زیادی برای “ماده تاریک” باقی نمی‌ماند.

با این حال، همانطور که برخی از اخترشناسان ادعا می‌کنند، اگر DF2 به زمین نزدیک‌تر بود، ذاتاً کم نورتر و کم جرم‌تر بود. بنابراین، کهکشان به “ماده تاریک” نیاز دارد تا اثرات مشاهده شدۀ کل جرم را توضیح دهد.

یک معیار بهتر

“زیلی شن” عضو تیم، از دانشگاه ییل، می‌گوید که مشاهدات جدید هابل به آنها کمک می‌کند تا تأیید کنند که DF2 نه تنها از زمین دورتر از آن چیزی است که برخی اختر‌شناسان پیشنهاد می‌کنند، بلکه کمی دورتر از تخمین‌های اولیه‌ی محققان است.

طبق برآورد جدید، فاصله‌ی DF2 حدود 72 میلیون سال نوری است، در مقابل 42 میلیون سال نوری که توسط تیم‌های مستقل دیگر گزارش شده است. این برآورد، کهکشان را دورتر از فاصله‌ی 65 میلیون سال نوری قرار می‌دهد که در سال 2018 توسط هابل برآورد شد.

dark matter

دانشمندان نتیجه‌ی جدید خود را بر مبنای نوردهی طولانی با دوربین پیشرفته‌ی هابل برای کاوش‌ها (پیمایش) ارائه دادند، که نمای عمیق‌تری از کهکشان را نشان می‌دهد تا معیار قابل اعتمادی برای کاهش فاصله پیدا کند. آنها ستارگان غول‌ سرخ کهن را در حومه کهکشان هدف قرار دادند که همگی در صورت تکامل به اوج درخشندگی خود می‌رسند. اخترشناسان می‌توانند از روشنایی ذاتی ستارگان برای محاسبه‌ی فواصل بین کهکشانی استفاده کنند. “شن” گفت: «مطالعه‌ی درخشان‌ترین غول‌های سرخ یک نشانگر فاصله‌ی ثابت برای کهکشان‌های نزدیک است.»

اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر هابل نتیجه‌گیری اولیه‌ی محققان در مورد کهکشانی «فاقد ماده تاریک» را نشان می‌دهد. بنابراین معمای اینکه چرا DF2 بیشتر “ماده تاریک” خود را از دست داده است، هنوز پابرجاست.

“ون داکوم” توضیح داد: «تقریباً هر کهکشانی که به آن نگاه می‌کنیم، نمی‌توانیم بیشتر جرم آن را ببینیم زیرا “ماده تاریک” نامرئی در آن وجود دارد. آنچه می‌بینید فقط نوک کوه یخ است. اما در این مورد، آنچه می‌بینید همان چیزی است که وجود دارد. هابل واقعاً همه چیز را نشان می‌دهد. این فقط نوک کوه یخ نیست، بلکه کل کوه یخ است.» جزئیات بیشتر این پژوهش در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

منبع : سایت علمی بیگ بنگ

[Uranus.sun]

بیگ بنگ: تلسکوپ فضایی جیمز وب مولکول‌های آلی پیچیده‌ی شکل گرفته‌ در جهان اولیه را رصد کرد. این مواد شیمیایی در کهکشانی قرار دارند که زمانی شکل گرفته که جهان حدود ۱۰ درصد از سن فعلی خود را داشته است.


pTgLzSkqoZdoggEtmAi

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، یک مطالعه جدید گزارش می‌دهد که ستاره‌شناسان قدیمی‌ترین نمونه‌های شناخته شده از مولکول‌های آلی پیچیده در جهان را کشف کرده‌اند. بر اساس این مطالعه، این مواد شیمیایی که بسیار شبیه به موادی هستند که در مه و دود روی زمین یافت می‌شود، در یک کهکشان اولیه قرار دارند که وقتی جهان حدود ۱۰ درصد از سن کنونی خود را داشته، شکل گرفته است.

مولکول‌های مبتنی بر کربن که از نظر فنی به عنوان هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای شناخته می‌شوند، در ذخایر نفت و زغال سنگ روی زمین و همچنین در مه و دود یافت می‌شوند. “جاستین اسپیلکر” نویسنده ارشد این مطالعه، ستاره‌شناس دانشگاه A&M تگزاس می‌گوید: «مولکول‌هایی که ما پیدا کردیم موارد ساده‌ای مانند آب یا دی اکسید کربن نیستند. ما در مورد مولکول‌های بزرگ با ده‌ها یا صدها اتم صحبت می‌کنیم.»

این مولکول‌های آلی پیچیده در فضا رایج بوده و اغلب به دانه‌های ریز گرد و غبار متصل هستند. اخترشناسان به بررسی آنها می‌پردازند زیرا این مولکول‌ها می‌توانند به آشکار کردن جزئیات کلیدی فعالیت در کهکشان‌ها کمک کنند. برای مثال، آنها به اثر سرعتی که در آن گازهای بین ستاره‌ای سرد می‌شوند، کمک می‌کنند. با این حال، شناسایی این مولکول‌ها در کهکشان‌های بسیار دور که زمانی که کیهان نسبتا جوان بود، وجود داشته‌اند بسیار چالش‌برانگیز بوده است، زیرا تلسکوپ‌ها از نظر حساسیت و تعداد طول‌موج‌های نوری با محدودیت مواجه بودند.

اکنون، اسپیلکر و همکارانش با استفاده از تلسکوپ فضایی جدید و فوق‌العاده قدرتمند جیمز وب ناسا، این مولکول‌ها را در کهکشانی به نام SPT۰۴۱۸-۴۷ در فاصله بیش از ۱۲ میلیارد سال نوری از زمین شناسایی کرده‌اند. “اسپیلکر” می‌گوید: «قابل توجه است که جهان می‌تواند مولکول‌های بسیار بزرگ و پیچیده را خیلی سریع پس از بیگ بنگ بسازد.»

با توجه به فاصله بسیار زیاد کهکشان SPT۰۴۱۸-۴۷، نوری که اخترشناسان کشف کردند سفر خود را کمتر از ۱.۵ میلیارد سال پس از بیگ بنگ آغاز کرده است.

bYoqHGUnBkNkRRCoqgTBJ

این کهکشان در راستای کهکشان دیگری که ۳ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد، قرار گرفته است. در تصویر تهیه‌شده، کهکشان پیش‌زمینه به رنگ آبی و کهکشان دیگر به رنگ قرمز قابل رؤیت هستند.

این کشف با کمک بخش از بافت فضا-زمان به نام “عدسی گرانشی” انجام شد. آلبرت اینشتین کشف کرد که جرم، فضا-زمان را منحرف می‌کند. یک توپ بولینگ را تصور کنید که روی یک صفحه‌ی لاستیکی نرم قرار گرفته است. این توپ لاستیک را که معادل فضا زمان است منحرف می‌کند. هرچه جرم یک جسم بیشتر باشد، منحنی‌های فضا-زمان در اطراف شی بیشتر می‌شود و بنابراین کشش گرانشی جسم قوی‌تر است. نحوۀ رفتار گرانش به این معنی است که می‌تواند نور را مانند یک عدسی خم کند، بنابراین یک میدان گرانشی قدرتمند، مانند میدانی که توسط یک خوشه‌ی عظیم از کهکشان‌ها تولید می‌شود، می‌تواند مانند یک ذره‌بین غول پیکر عمل کند.

“اسپیلکر” گفت که رکورد قبلی قدیمی‌ترین مولکول‌های آلی پیچیده با استفاده از رصدهای تلسکوپ فضایی اسپیتزر ناسا در طول بیش از یک روز کامل شناسایی شده بود. او گفت که در مقایسه، با استفاده از جیمز وب، ما تنها یک ساعت به این کهکشان خیره شدیم. وب واقعا جستجوی مولکول‌های آلی را بسیار آسان می‌کند.

علاوه بر این، در حالی که تلاش‌های قبلی برای شناسایی مولکول‌های آلی پیچیده در کهکشان‌های باستانی تنها می‌توانست تشخیص دهد که آیا این مواد شیمیایی وجود دارند یا خیر، تفکیک‌پذیری وب به ما این امکان را می‌دهد که جزئیات واقعی محل قرارگیری مولکول‌ها در یک کهکشان را ببینیم. در کهکشان SPT۰۴۱۸-۴۷، حضور این مولکول‌ها در سراسر کهکشان یکنواخت نیست که دلیل آن باید توضیح داده شود.

به گفته‌ی “اسپیلکر” در مجموع، این یافته‌های جدید نشان می‌دهد که این امکان وجود دارد که کهکشان‌ها در طی فعالیت شدید تشکیل شوند. کهکشانی که ما مطالعه کردیم به همان اندازه پرجرم است و ستارگان آن به اندازه‌ی کهکشان راه‌شیری خودمان کربن و اکسیژن تشکیل داده‌اند، حتی اگر تنها یک دهم سن کنونی را داشته‌اند. مانند یک دانش آموز کلاس سوم که پیش از این یک حرفه‌ی کامل را گذرانده به کالج رفته است، کار حرفه‌ای انجام داده و سپس در هشت سالگی بازنشسته شده است. نتایج جدید وب نشان می‌دهد که در واقع تولید مولکول‌های واقعا پیچیده برای کهکشان‌ها سخت نیست.

علاوه بر این، دانشمندان پیش از این فکر می‌کردند که این مولکول‌های آلی پیچیده با تشکیل ستاره مرتبط هستند. با این حال، داده‌های جدید نشان داد که این فرضیه ممکن است همیشه درست نباشد. اسپیلکر و همکارانش مناطق زیادی از این مولکول‌ها یافتند اما تشکیل ستاره‌ای مشاهده نکردند و مناطق دیگر با ستاره‌های جدید در حال شکل‌گیری هیچ‌کدام از این مولکول‌ها را نداشتند.

“اسپیلکر” می‌گوید: «یافتن این مولکول‌های بزرگ و پیچیده در کهکشان‌ها زمانی که کیهان بسیار جوان بود، یکی از آن مواردی است که بسیاری از ستاره‌شناسان امیدوار بودند و انتظار داشتند وب انجام دهد، و امیدوارم درس‌هایی که از این اولین تلاش آموختیم بتواند به همه ما کمک کند. همانطور که ما رو به جلو حرکت می‌کنیم، من مشتاق هستم که به سمت کهکشان‌های دورتر و جوان‌تر حرکت کنم. آیا می‌توانیم در نهایت کهکشانی را پیدا کنیم که زمان کافی برای تشکیل مولکول‌هایی به این بزرگی نداشته باشد؟ همچنین می‌خواهم بفهمم که چرا این مولکول‌ها در برخی از نواحی کهکشان‌ها وجود دارند و در برخی نیستند.»

“اسپیلکر” هشدار داد که ابزار مادون قرمز میانی جیمز وب که برای به دست آمدن یافته‌های جدید از آن استفاده شده است به نظر می‌رسد در حال حاضر عملکرد رو به کاهشی دارد. ناسا تیمی از مهندسان بسیار خوب دارد که در حال حاضر در حال بررسی علت مشکل هستند. اما اگر کاهش عملکرد ادامه یابد ممکن است انجام مطالعاتی مانند این در سال آینده غیر ممکن شود.

منبع سایت علمی بیگ بنگ

[Uranus.sun]

بیگ بنگ: «ماموریت اقلیدس» که قرار است به زودی به فضا پرتاب شود، یک تلسکوپ برای کاوش در مورد ماهیت فیزیکی “ماده تاریک” و “انرژی تاریک” بر فراز جو بالای زمین خواهد فرستاد.


euclid full

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، رمز و راز جهان تاریک ما برای نزدیک به یک قرن، نظریه‌پردازان و ستاره‌شناسان را به شگفتی واداشته است. باید با این حقیقت روبه‌رو شویم که حتی با بهترین تلسکوپ‌ها نیز آنچه در آسمان شب قابل مشاهده است، تنها بخش کوچکی از جهان را آن گونه که ما درک می‌کنیم، نشان می‌دهد.

ماده تاریک که حدود ۲۷ درصد کیهان را تشکیل می‌دهد، نه نور را انتشار می‌دهد و نه آن را جذب می‌کند اما از نظر گرانشی ماده معمولی را جذب می‌کند. انرژی تاریک نیز که مسئول شتاب غیر قابل توضیح جهان در حال گسترش ما است، ۶۸ درصد از کیهان را تشکیل می‌دهد. ماده معمولی، کمتر از چهار درصد کیهان شناخته‌ شده را تشکیل می‌دهد. امید می‌رود که به زودی چیزهای بیشتری را در مورد این قلمرو تاریک بدانیم.

طبق برنامه قرار است تلسکوپ اقلیدس متعلق به «آژانس فضایی اروپا» در ماه یک جولای ۲۰۲۳ (۱۰ تیر ۱۴۰۲) به فضا پرتاب شود. آشکارسازهای فروسرخ این تلسکوپ که توسط ناسا مجهز شده، احتمالا سرنخ‌های جدیدی را در مورد ماهیت فیزیکی ماده تاریک و انرژی تاریک ارائه خواهد داد. هیچ‌کس انتظار ندارد که مأموریت این تلسکوپ ۱.۲ متری به همه چیز پاسخ دهد اما احتمالا می‌تواند داده‌های جدید زیادی را به نظریه‌پردازان ارائه کند.

چرا اقلیدس یک تلسکوپ ویژه است؟

آژانس فضایی اروپا می‌گوید که اقلیدس، ساختاری را در مقیاس بزرگ در طول زمان کیهانی ۱۰ میلیارد سال گذشته ترسیم خواهد کرد. اقلیدس در این فرآیند، ۱.۵ میلیارد کهکشان را با وضوح مشابه وضوح «تلسکوپ فضایی هابل» به تصویر می‌کشد و در عین حال، داده‌های طیف‌سنجی پدیده «انتقال به سرخ» حدود ۵۰ میلیون کهکشان را می‌گیرد.

“جیسون رودز”، کیهان‌شناس رصدی آزمایشگاه پیش‌رانش جت ناسا و سرپرست علمی اقلیدس گفت: این تلسکوپ دو نوع تجهیزات علمی دارد که یکی از نور مرئی و دیگری از نور فروسرخ استفاده می‌کند. یک عنصر نوری به نام «دیکروییک»(Dichroic) وجود دارد که نور ورودی را به اجزای مرئی و فروسرخ تقسیم می‌کند و آن اجزا را به تجهیزات مناسب می‌فرستد. هر دو بخش دارای دوربین‌هایی با تعداد زیادی پیکسل هستند و هر دو می‌توانند به طور هم‌زمان آسمان را رصد کنند و به جمع‌آوری داده‌ها بپردازند.

Euclid key visual pillars

با فرض پرتاب عادی اقلیدس در ماه جولای، این ماموریت علمی شش ساله در دسامبر امسال از موقعیت گرانشی «نقطه لاگرانژ ۲»(L۲) آغاز خواهد شد. اقلیدس در ماموریت خود، ۱۵ هزار درجه مربع از آسمان را پوشش خواهد داد و یک اطلس بسیار بزرگ با وضوح بالا را در طول موج‌های مرئی و فروسرخ نزدیک تولید خواهد کرد.

بزرگ‌ترین چالش فنی پیش روی اقلیدس چیست؟

“رودز” معتقد است که پژوهش‌های پیرامون انرژی تاریک، ماهیت آماری دارند. او می‌گوید اگر حتی یک تغییر سیستماتیک جزئی وجود داشته باشد، می‌تواند به سوگیری نتایج منجر شود. وی افزود: این همان چیزی است که ما را بر آن داشت تا بخواهیم از یک تلسکوپ فضایی بر فراز جو زمین برای این اندازه‌گیری‌ها استفاده کنیم.

اقلیدس ابتدا نحوه تاثیر ماده تاریک را بر کهکشان‌ها اندازه‌ می‌گیرد و سپس، از این اندازه‌گیری‌ها برای توصیف بهتر انرژی تاریک استفاده می‌کند. «هانس وینثر» فیزیک‌دان نظری «دانشگاه اسلو» گفت: ما با مطالعه ساختار کیهان در مقیاس بزرگ تلاش می‌کنیم تا بفهمیم انرژی تاریک چیست. وقتی شکل‌گیری ساختار را مطالعه می‌کنید، اساسا فقط دو موضوع وجود دارد که به آنها اهمیت می‌دهید. آن دو موضوع، گرانش و انبساط کیهان هستند.

«دیوید موتا» فیزیک‌دان نظری دانشگاه اسلو و یکی از اعضای گروه علمی اقلیدس گفت: «بین مقداری که از فیزیک ذرات محاسبه می‌کنیم و مقداری که به صورت نجومی مشاهده می‌کنیم، اختلاف زیادی وجود دارد. وقتی محاسبات را انجام می‌دهید، این انرژی در خلاء تا ۱۲۰ برابر بیشتر از مقداری است که از مشاهدات اندازه‌گیری شده‌اند.»

Euclid Structural and Thermal Model

بزرگترین راز

“رودز” گفت: «تمرکز من روی انرژی تاریک قرار دارد زیرا ما حتی کمتر از ماده تاریک در مورد آن می‌دانیم؛ در صورتی که این یک بخش بزرگتر از جهان است. اما در آینده، انرژی تاریک غالب خواهد شد و ماده تاریک یک بخش بسیار کوچک‌تر خواهد بود. ماهیت انرژی تاریک، سرنوشت جهان را نیز تعیین خواهد کرد.»

موتا از این هم فراتر رفت و ادعا کرد همه نظریه‌هایی که برای تعریف کردن کیهان به گونه‌ قابل درک استفاده می‌شوند، احتمالا نادرست هستند. وی افزود: من امیدوارم که یک میلیون سال بعد، نوع بشر بتواند به گونه‌ای تکامل یابد که نوع متفاوتی از نظریه‌های ریاضی و فیزیکی را بپذیرد اما در این مرحله، ما هنوز در حال برداشتن گام‌های کودکانه هستیم.

منبع : سایت علمی بیگ بنگ

[Uranus.sun]

×
جستجو
×
منو
خانه
دانش
نجوم
فیزیک
کتاب علمی
ویدیو
فروشگاه
درباره ما
بیگ بنگ: تلسکوپ فضایی «جیمز وب» در جدیدترین بررسی خود، رشته‌ای از ۱۰ کهکشان قدیمی را یافته که سرنخ‌هایی در مورد ساختار جهان اولیه ارائه می‌دهند.


stsci hdmkmnvyyfjecenxy

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، اگر جهان را در مقیاس بزرگ بررسی کنید، می‌بینید که میلیاردها کهکشان به طور تصادفی پراکنده نشده‌اند. آنها ساختاری را تشکیل می‌دهند که از کهکشان‌ها و گاز بین آنها تشکیل شده است. کهکشان‌ها و گاز بین آنها، به رشته‌هایی در یک الگوی هندسی‌ متصل شده‌اند. این ساختار به عنوان «شبکه کیهانی» شناخته می‌شود و دانشمندان سرنخ‌هایی از آن را در جهان اولیه مشاهده کردند.

ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، آرایش رشته مانندی از ۱۰ کهکشان را کشف کردند که تنها ۸۳۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ وجود داشتند. این می‌تواند قدیمی‌ترین شواهد از «شبکه کیهانی» باشد.

پژوهشگران از «دوربین فروسرخ نزدیک»(NIRCam) جیمز وب برای شناسایی رشته‌ای از ۱۰ کهکشان اولیه استفاده کردند که در ساختاری به طول تقریبا سه میلیون سال نوری به هم متصل شده‌اند. این رشته با گذشت زمان، کهکشان‌های بیشتری را جذب خواهد کرد و به یک خوشه کهکشانی تبدیل خواهد شد.

MillXXL

«شیائوهویی فن»، پژوهشگر «دانشگاه آریزونا» گفت: «من تعجب کردم که این رشته چقدر طولانی و باریک است. انتظار داشتم چیزی پیدا کنم اما انتظار ساختاری تا این اندازه طولانی و کاملا نازک را نداشتم.» میدان کهکشانی عمیق ثبت‌ شده با دوربین فروسرخ نزدیک، خوشه‌ای از ۱۰ کهکشان دوردست را نشان می‌دهد که با هشت دایره سفید در خطی مورب و نخ‌مانند مشخص شده‌اند.

پژوهشگران، رشد سیاه‌چاله‌ها را نیز بررسی کردند و هشت کهکشان را دیدند که سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم فعال و روشن در قلب آنها وجود داشتند. حتی با وجود این که برخی از این سیاه‌چاله‌ها از مراحل اولیه کیهان هستند، تا دو میلیارد برابر جرم خورشید ما را دارند و پژوهشگران سعی دارند بفهمند که آنها چگونه می‌توانند به این سرعت بزرگ شوند. این سرعت رشد، به یک سیاه‌چاله بزرگ نیاز دارد تا از مقادیر زیادی ماده مجاور تغذیه کند.

«جینی یانگ» از پژوهشگران این پروژه گفت: این مشاهدات بی‌سابقه، سرنخ‌های مهمی را در مورد نحوۀ گرد آمدن سیاه‌چاله‌ها ارائه می‌دهند. ما آموخته‌ایم این سیاه‌چاله‌ها در کهکشان‌های جوان بزرگی قرار دارند که مخزن سوخت را برای رشد آنها فراهم می‌کنند. جزئیات بیشتر این پژوهش در The Astrophysical Journal منتشر شده است.

منبع : سایت علمی بیگ بنگ

[Uranus.sun]

به گزارش بیگ بنگ، این مدل جدید، مدل کیهانی غالب را به چالش می‌کشد و مسئله‌ی «کهکشان غیرممکن اولیه» را بدون نیاز به وجود بذر سیاهچاله‌‌های اولیه و ستارگان عظیم جمعیت سوم حل می‌کند. پروفسور “راجندرا گوپتا” از دانشگاه اتاوا، گفت: «مدل جدید ما زمان تشکیل کهکشان‌ها را چندین میلیارد سال اضافه می‌کند و عمر کیهان را ۲۶.۷ میلیارد سال تخمین می‌زند، نه ۱۳.۷ که قبلاً برآورد شده است.» برای سال‌ها، اخترفیزیکدانان با اندازه‌گیری زمان سپری شده از بیگ بنگ و با مطالعه‌ی قدیمی‌ترین ستارگان بر اساس انتقال به سرخ نوری که از کهکشان‌های دوردست می‌آید، سن کیهان را محاسبه کردند.

از این رو، در سال ۲۰۲۱، سن کیهان ما با استفاده از مدل استاندارد کیهان‌شناسی لامبدا-سی دی ام، ۱۳.۷۹۷ میلیارد سال تخمین زده شد. با این حال، وجود ستارگان باستانی مانند “متوشالح” که به نظر می‌رسد مسن‌تر از سن تخمینی کیهان ما باشند و کشف کهکشان‌های اولیه در وضعیت تکاملی پیشرفته توسط جیمز وب، بسیاری از دانشمندان را متحیر کرده است.

به نظر می‌رسد این کهکشان‌ها که حدود ۳۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ وجود داشته‌اند، به سطحی از بلوغ و جرم رسیده باشند که معمولاً با میلیاردها سال تکامل کیهانی ایجاد می‌شود. علاوه بر این، اندازه‌ی آنها به طرز شگفت‌آوری کوچک است و لایه‌ی دیگری از رمز و راز را به معادله اضافه می‌کند.

نظریه نور خسته‌ی “فریتس تسوئیکی” پیشنهاد می‌کند که انتقال به سرخ نور از کهکشان‌های دور به دلیل از دست دادن تدریجی انرژی فوتون‌ها در طی فواصل بسیار زیاد در کیهان، حاصل می‌شود. با این حال، این امر با مشاهدات در تضاد است. اما پروفسور “گوپتا” دریافت که اگر این نظریه در کنار کیهانِ در حال انبساط قرار گیرد، تفسیر مجدد انتقال به سرخ به عنوان یک پدیدۀ ترکیبی ممکن می‌شود، نه صرفاً به دلیل انبساط.

iFfTjYRJWvEpZziPh

علاوه بر نظریه نور خسته‌، “گوپتا” از ایدۀ “ثابت جفت‌‌سازی” صحبت می‌کند که توسط “پل دیراک” ارائه شد. ثابت‌‌های جفت‌‌سازی، از جمله ثابت‌های بنیادی فیزیک هستند که برهمکنش‌ بین ذرات را کنترل می‌کنند. به گفته‌ی دیراک، این ثابت‌ها ممکن است در طول زمان تغییر کرده باشند. با تکامل کهکشان‌های اولیه‌ی مشاهده شده توسط جیمز وب در انتقال به سرخ بالا، بازۀ زمانی شکل‌گیری آنها می‌تواند از چند صد میلیون سال به چند میلیارد سال افزایش یابد.

این کار توضیح عملی‌تری را برای سطح پیشرفته‌ی توسعه و جرم مشاهده شده در این کهکشان‌های باستانی ارائه می‌دهد. علاوه بر این، پروفسور “گوپتا” پیشنهاد می‌کند که تفسیر سنتی ثابت کیهانی، که نشان‌ می‌دهد “انرژی تاریک” مسئول انبساط سریع کیهان است، نیاز به بازبینی دارد. در عوض، او ثابتی را پیشنهاد می‌کند که تکامل ثابت‌های جفت‌شدگی را توضیح می‌دهد.

پروفسور “گوپتا” گفت: «این تغییر در مدل کیهانی به حل معمای اندازه‌های کوچک کهکشان‌های مشاهده‌شده در کیهان اولیه، کمک می‌کند و امکان مشاهدات دقیق‌تر را فراهم می‌کند.» جزئیات بیشتر این پژوهش در اعلامیه‌های ماهانه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر می‌شود.

منبع : سایت علمی بیگ بنگ

[Uranus.sun]

بر اساس تحقیقات جدید، تلسکوپ فضایی جیمز وب سه «ستاره تاریک» احتمالی را شناسایی کرده که ممکن است از ذرات ماده تاریک رو به نابودی نیرو بگیرند. بیان اینکه این ستاره‌های تاریک احتمالی دقیقا چه هستند کار دشواری است.

“کاترین فریز” یکی از نویسندگان این مطالعه و مدیر موسسه‌ی فیزیک نظری واینبرگ در دانشگاه تگزاس می‌گوید: «کشف نوع جدیدی از ستاره به خودی خود بسیار جالب است، اما کشف این که ماده تاریک به ستاره نیرو می‌بخشد بسیار اتفاق بزرگی است.» اعتقاد بر این است که ماده‌ی تاریک بیشتر جهان مادی را تشکیل می‌دهد، اما با تلسکوپ‌های معمولی قابل مشاهده نیست.

ما می‌توانیم وجود ماده تاریک را از طریق اثرات گرانشی با اجرامی مانند کهکشان‌ها یا ستارگان تشخیص دهیم. ستارگان تاریک ممکن است از ذرات ماده تاریک تغذیه شوند، همانطور که ستارگان معمولی مانند خورشید منظومه شمسی ما از ماده‌ی معمولی نیرو می‌گیرند. به گفته محققان ستارگان تاریک به جای سوختن هیدروژن (همجوشی هسته‌ای)، با سوزاندن ذرات ماده تاریک گرم می‌شوند و می‌درخشند.

به گفته محققان ماده تاریک در دوران اولیه کیهان، حکم فرما بوده است. این ماده اسرار آمیز با گرانش خود مواد موجود در کیهان را به دور هم جمع کرده و هاله ای آز آنها تشکیل می داده است. همچنان که ستارگان اولیه در درون هاله هایی از ماده تاریک در کنار هم گرد می آمدند، پروسه‌ای که از آن تحت عنوان سرد شدن مولکولی هیدروژن یاد می‌شود، به فروپاشی آنها به داخل ستارگان کمک می‌کرده. البته این ایدۀ متداولی است که مورد پذیرش شمار زیادی از اخترشناسان می‌باشد.

ستارگان تاریک، البته اگر واقعاً وجود داشته باشند، ممکن است کلیدی برای کمک به درک چگونگی ایجاد اولین نور در جهان باشند. حدود ۱۵ سال است که دانشمندان گمان می‌کنند که «ستارگان تاریک» جزو اولین ستارگانی بوده‌اند که جهان وجود داشته‌اند. سه جرمی که به عنوان ستاره‌های تاریک رصد شده‌اند یکی مربوط به ۳۳۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ و دو عدد دیگر به ترتیب مربوط به ۳۷۰ و ۴۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ هستند.

مشاهدات جیمز وب نشان می‌دهد که سه جرم دوردست که همگی مربوط به اوایل تاریخ کیهان هستند، دارای ویژگی‌های کلیدی ستارگان تاریک هستند. اگر چنین ستارگانی وجود داشتند، بسیار بزرگتر از انواع دیگر ستاره‌های مشاهده شده هستند – آنقدر بزرگ که ممکن است شبیه کهکشان‌ها به نظر برسند. این ستارگان از نظر تئوری باید در دوران اولیه کیهان وجود داشته باشند، زمانی که ماده تاریک به وفور در جهان وجود داشت. این ستارگان بسیار درخشان هستند، دانشمندان تصور می‌کنند درخشندگی آنها ۱۰ میلیارد برابر خورشید باشد، اما برای انجام همجوشی بسیار سرد هستند و از ذرات ماده تاریک به عنوان منبع تولید گرما، استفاده می‌کنند.

possible evidence of d

نویسندگان در این مطالعه هشدار دادند که مجموعه‌ای از پارامترهای نامشخص وجود دارد که تشکیل و تکامل یک ستاره تاریک و در نهایت ویژگی‌های قابل مشاهده آن را کنترل می‌کند. آنها تاکید کردند که از «مقادیر قابل قبول» برای انرژی ذرات ماده تاریک در ساخت مدل‌های این اجرام نظری استفاده کرده‌اند. بخش دیگری از این نظریه نشان می‌دهد که با بالا رفتن سن ستارگان تاریک، آنها در نهایت به سیاهچاله‌های بسیار پرجرم تبدیل می‌شوند و توضیح می‌دهد که چرا سیاهچاله‌های زیادی در جهان وجود دارد. همچنین توضیح می‌دهد که چرا ستاره‌های تاریک قبلاً مشاهده نشده‌اند.

نام این ستارگان از آهنگ «ستاره تاریک» از سال ۱۹۶۷ از The Grateful Dead گرفته شده است. این نام اولین‌بار در سال 2007 مطرح شد که دانشمندانی به نام “داگلاس اسپولیار” و “پائولو گوندولو” ایده ستاره تاریک را مطرح کردند.

سه ستاره تاریک احتمالی به نام‌های JADES-GS-z۱۳-۰، JADES-GS-z۱۲-۰، و JADES-GS-z۱۱-۰ ممکن است هدف مشاهدات آینده جیمز وب باشند که افت یا افزایش شدت نور آن‌ها در باندهای فرکانسی خاص بررسی کند که ممکن است با سایر پیش‌بینی‌ها برای انرژی ستاره‌های تاریک مطابقت داشته باشد. جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است.

منبع : سایت علمی بیگ بنگ

[Uranus.sun]

به گزارش بیگ بنگ، این ستاره که به ارندل معروف است، سال گذشته توسط تلسکوپ فضایی هابل کشف شد. ۱۲/۹ میلیارد سال طول کشید تا نور این ستاره به زمین برسد، یعنی این ستاره کمتر از یک میلیارد سال پس از بیگ بنگ شروع به درخشیدن کرد. با این حال، این ستاره در فاصله ۱۲/۹ میلیارد سال نوری از ما قرار ندارد.

از آنجایی که جهان از زمان بیگ بنگ با سرعتی شتابان در حال انبساط است، این ستاره اکنون در فاصله ۲۸ میلیارد سال نوری از زمین واقع شده است. مشاهدات جیمز وب نشان می‌دهد این ستاره یک ستاره پرجرم نوع بی است که بیش از دو برابر گرمتر از خورشید و حدود یک میلیون بار درخشان‌تر از آن است. جیمز این رصد را در طیف فروسرخ انجام داده و با استفاده از روش همگرایی گرانشی توانسته نور این ستاره را ردیابی کند. این ستاره نخستین‌بار سال گذشته توسط تلسکوپ هابل رصد شد.

دانشمندان این ستاره را با کمک یک خوشه کهکشانی عظیم به نام WHL0137-08 که بین زمین و این ستاره تازه کشف شده قرار داشت، شناسایی کردند. کشش گرانشی این خوشه کهکشانی عظیم، تار و پود فضا و زمان را خم کرد و در نتیجه یک ذره بین طبیعی قدرتمند به وجود آمد که نور اجرام دور پشت کهکشان مانند ایرندل را به شدت تقویت می کرد. این همگرایی گرانشی نور کهکشان میزبان این ستاره را به هلال درازی که محققان آن را “کمان خورشید” نامیده‌اند، خم کرده است.

همگرایی گرانشی هنگامی روی می‌دهد که نور یک چشمه درخشان بسیار دور (مانند یک اختروش) در مسیرش تا رصدگر، از کنار جسم پرجرم دیگری (مانند یک خوشه کهکشانی) بگذرد و مسیرش خمیده شود. جسم میانی عدسی گرانشی نامیده می‌شود. این پدیده یکی از پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت عام اینشتین است. براساس نسبیت عام، جرم می‌تواند فضازمان را خمیده کند و در نتیجه میدان گرانشی‌ای بسازد که می‌تواند نور را منحرف کند.

stsci hcseastqjyaxrf

دانشمندان اطلاعات جدیدی در مورد کهکشانی که منزلگاه ستاره “ارندل” است، ارائه دادند. به طور مثال، این میدان یک منطقه ستاره‌زایی را در کهکشان میزبان شناسایی کرده که از چشم‌انداز ما کمتر از پنج میلیون سال قدمت دارد. تصاویر به‌دست آمده همچنین یک خوشه ستاره‌ای را در نزدیکی ستارۀ ارندل نشان می‌دهد که به نظر می‌رسد از نظر گرانشی پایدار است و شاید حتی تا به امروز نیز پایدار مانده باشد – یعنی احتمال دارد ستاره‌های آن هنوز زنده مانده باشند. این امر نشان می‌دهد می‌دهد که خوشه‌های کروی در کهکشان راه شیری زمانی که ۱۳ میلیارد سال پیش شکل گرفته‌اند، در ابتدای تولدشان چگونه به نظر می‌رسند.

تلسکوپ جیمز وب با ادامه‌ی مطالعه‌ی ارندل و سایر ستارگان باستانی، بینش‌های بیشتری را به‌دست می‌آورد. مقامات ناسا نوشتند: «اکتشافات ما قلمرو جدیدی از کیهان را برای فیزیک ستاره‌‌ای به ارمغان آورده و موضوع جدیدی را برای دانشمندانی که در حال مطالعه‌ی کیهان اولیه هستند مطرح کرده‌اند، یعنی زمانی کهکشان‌ها کوچک‌ترین اجرام کیهانی قابل تشخیص بودند.» محققان امیدوارند بتوانند اولین نسل ستارگان را کشف نمایند، ستارگانی که تنها از مواد خامِ تولید شده در بیگ بنگ یعنی هیدروژن و هلیوم تشکیل شده‌اند.

منبع : سایت علمی بیگ بنگ

[Uranus.sun]

ساعت‌ اتمی جستجو برای ذرات فوق‌سبک و مطالعه ماده تاریک را در آزمایشگاه امکان‌پذیر می‌سازد. دانشمندان از ساعت‌های اتمی برای بررسی برخی از بزرگترین اسرار کیهان، از جمله ماهیت ماده تاریک، در آزمایشگاه استفاده می‌کنند. در این فرآیند، آنها می‌گویند که کیهان‌شناسی و اخترفیزیک را به زمین می‌آورند.
این پروژه که با همکاری دانشگاه ساسکس و آزمایشگاه ملی فیزیک(NPL) در بریتانیا انجام می‌شود، از این ساعت‌های فوق‌العاده دقیق برای شکار ذرات فوق‌سبک تاکنون ناشناخته، استفاده می‌کند. این ذرات می‌توانند به ماده تاریک متصل شوند. ماده تاریک، ماده اسرارآمیزی است که طبق تخمین ۸۵ درصد از کل جرم کیهان را تشکیل می‌دهد، اما برای ما نامرئی است. زیرا با نور یا تابش الکترومغناطیس، برهم‌کنش ندارد. دانشمندان بر این باورند که بیشتر کهکشان‌ها توسط ابری از ماده تاریک احاطه شده‌اند، اما حضور آن را تنها می‌توان با تاثیر گرانشی، استنباط کرد.

“خاویر کالمت” سرپرست پروژه و استاد فیزیک در دانشگاه ساسکس گفت: «جهان ما آن‌طور که می‌شناسیمش، توسط قوانین فیزیک اداره می‌شود، بنابراین گرانش توسط نسبیت عام و فیزیک ذرات توسط مدل استاندارد فیزیک ذرات کنترل می‌شود. ما انحرافات از این قوانین را «شکست در فیزیک» می‌نامیم؛ اساسا، این مترادف فیزیک جدید فراتر از درک فعلی ما از جهان است. این فیزیک جدید می‌تواند برای توضیح ماهیت ماده تاریک مورد استفاده قرار گیرد، چیزی که در مدل استاندارد فیزیک نمی‌گنجد.»

“کالمت” ادامه داد: «یکی از بزرگترین رازها ماهیت ماده تاریک است. ما می‌دانیم که وجود دارد، تاثیر آن را در جهان خود می‌بینیم، اما توضیح معتبری در مدل استاندارد فیزیک ذرات برایش نداریم. باید فیزیک جدیدی وجود داشته باشد، اما نمی‌دانیم چگونه این ذرات جدید را توصیف کنیم و چگونه آن‌ها را به آنچه از ماده می‌دانیم، متصل کنیم.»

طبق قوانین فیزیک، ساعت‌ باید با تیک‌تاک ثابتی حرکت کند، اما فیزیک فراتر از محدوده مدل استاندارد، بارهای کوچکی در سطوح انرژی اتمی ایجاد می‌کند. این باید بر سرعت تیک‌تاک ساعت‌ها تاثیر بگذارد، اما این تغییرات آن‌قدر کم است که فقط با یک ساعت فوق‌العاده دقیق قابل تشخیص است و این‌جاست که ساعت‌های اتمی وارد می‌شوند.

“کالمت” گفت: «ساعت‌های اتمی کیهان‌شناسی و اخترفیزیک را به زمین می‌آورند و امکان جستجو برای ذرات فوق‌سبک را می‌دهند که می‌توانند ماده تاریک را در آزمایشگاه توضیح دهند.» ساعت‌های اتمی زمان را با استفاده از اتم‌هایی با دو حالت انرژی پتانسیل اندازه‌گیری می‌کنند. وقتی اتم‌ها انرژی جذب می‌کنند، به سطح انرژی بالاتر می‌روند. سپس، آن‌ها در نهایت این انرژی را آزاد می‌کنند و به سطح انرژی پایین‌تر برمی‌گردند.

DarkMatter KipacAmnh

در ساعت‌های اتمی، گروه‌هایی از اتم‌ها با قرار گرفتن در یک سطح انرژی بالاتر با استفاده از انرژی مایکروویو آماده می‌شوند و نرخ مشخصه و ثابتی که در آن بین سطوح ارتعاش دارند – فرکانس‌های تشدید – برای اندازه‌گیری دقیق زمان استفاده می‌شود. برای مثال، تمام اتم‌های سزیم در یک فرکانس تشدید می‌شوند، به این معنی که اندازه استاندارد یک ثانیه را می‌توان به شکل ۹،۱۹۲،۶۳۱،۷۷۰ سیکل سزیم تعریف کرد. از آن‌جا که این چرخش در ثانیه با تغییرات بسیار کمتری نسبت به مثلا چرخش آونگ اتفاق می‌افتد، ساعت‌های اتمی را فوق‌العاده دقیق می‌کند.

“کالمت” توضیح داد: «به‌تازگی دریافته‌ایم که ماده تاریک می‌تواند از ذرات فوق سبکی ساخته شده باشد که با ماده معمولی تعامل به شدت ضعیفی دارند. اگر این‌طور باشد، ماده تاریک اساسا مانند یک موج کلاسیک رفتار می‌کند که با الکترون‌ها و پروتون‌ها در تعامل است. این موج ماده تاریک، چند ضربه کوچک به این ذرات وارد می‌کند.»

“کالمت” افزود که این امر منجر به تغییر زمانی در ثابت‌های بنیادی جهان، مانند ثابت «آلفا» می‌شود که معیاری برای جفت شدن ذرات قوی از طریق نیروی الکترومغناطیسی و جرم پروتون است. از آن‌جایی که ساعت‌های اتمی دستگاه‌های بسیار دقیقی هستند، می‌توانند این ضربات را تشخیص دهند.

وی افزود: «با مقایسه دو ساعت که یکی نسبت به تغییرات آلفا حساس است و دیگری نسبت به تغییرات آلفا حساسیت کمتری دارد، می‌توانیم محدودیتی در تغییرات زمانی این ثابت بنیادی به دست آوریم.»

“کالمت” فکر می‌کند که این تکنیک به طور بالقوه می‌تواند برای بررسی جنبه مشکل‌ساز دیگری از جهان برای فیزیکدانان نیز مورد استفاده قرار گیرد: انرژی تاریک، نیروی ناشناخته‌ای که انبساط پرشتاب کیهان را هدایت می‌کند. این نتایج قرار است در نسخه بعدی مجله New Journal of Physics منتشر شود.

منبع : سایت علمی بیگ بنگ

[Uranus.sun]

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST) کشف کرد که کهکشان‌های جهان اولیه، قانون‌شکنان کیهانی بودند. این کشف چگونگی تکامل کهکشان‌های اولیه و فرآیندهای اساسی که جهان را به شکلی که امروز می‌بینیم ایجاد کرده نشان می‌دهد.

برای کشف حقیقت در مورد این قانون‌شکنی‌های کیهانی، گروهی از ستاره‌شناسان از جیمز وب برای تماشای ۱۲ میلیارد سال قبل و مشاهده کهکشان‌ها و همچنین قوانینی که در طول تاریخ کیهانی از آنها پیروی می‌کردند، استفاده کردند. محققان دریافتند که مجموعه‌ای از قوانین به طور پیوسته حاکم است و میزان تولد ستاره‌ها را به توده‌های کهکشانی و ترکیبات شیمیایی مرتبط می‌کند. اما این قواعد فقط تا این حد به عقب بازمی‌گردند و کهکشان‌های اولیه از آنها سرپیچی می‌کردند.

“کلودیا لاگوس” دانشیار دانشگاه استرالیای غربی، در بیانیه‌ای گفت: اینگونه به نظر می‌رسید که کهکشان‌ها یک کتاب قانون داشتند که از آن پیروی می‌کردند اما به طرز شگفت‌انگیزی، این کتاب قوانین کیهانی در دوران کودکی جهان بازنویسی شده است. شگفت‌انگیزترین کشف این بود که کهکشان‌های باستانی عناصر سنگین بسیار کمتری نسبت به آنچه که ما براساس کهکشان‌هایی که بعدا شکل گرفته‌اند، تولید می‌کردند.

این تضاد پیش از این مشاهده نشده بود، زیرا ابزارهای مورد استفاده قبل از جیمز وب به اندازۀ کافی قدرتمند نبودند که ترکیب شیمیایی کهکشان‌ها را در حدود ۱۱ میلیارد سال پیش، رصد کنند. با این حال، جیمز وب به این گروه اجازه داد تا به چند صد میلیون سال پس از بیگ بنگ که نشان دهنده گسستگی در رابطه بین تشکیل ستاره، جرم و شیمی ساختاری آن‌ها بود، نگاه کنند.

galaxy big bang

چه زمانی همه چیز در کیهان سنگین شد؟

هنگامی که جهان برای اولین بار شروع به تشکیل اولین ستاره‌ها و کهکشان‌ها کرد، جهان پر از هیدروژن و هلیوم شد. ‌دو عنصر سبک‌ که اولی تا حد زیادی غالب‌ترین عنصر بود. فقط تعداد کمی از عناصر سنگین‌تر که اخترشناسان آنها را «فلزات» می‌نامند، در آن زمان وجود داشت تا اینکه اولین نسل از ستارگان آن عناصر را در قلب خود ایجاد کردند و سپس در پایان عمرشان از طریق انفجارهای عظیم ابرنواختری، آنها را در سراسر جهان پراکنده کردند.

این ماده‌ها در نهایت در نسل بعدی ستارگان گنجانده شدند یعنی ستارگان و کهکشان‌های نسل بعدی دارای غلظت بالاتری از این دست فلزات بودند که با معیاری به نام «فلزیت» بررسی می‌شود. این فرآیند غنی‌سازی فلز در طول ۱۳.۸ میلیارد سال تاریخ کیهانی ادامه داشته است، به این معنی که انتظار می‌رود کهکشان‌های اولیه نسبت به همتایان مدرن خود دارای فلزات کمتری بوده باشند.

اما حتی با در نظر گرفتن این موضوع، محققان دریافتند که فلز کهکشان‌های اولیه کمتر از حد انتظار است. خیلی کمتر از آن چیزی که پیش از این تصور می‌شد. “لاگوس” ادامه داد: فراوانی شیمیایی آنها تقریبا چهار برابر کمتر از حد پیش‌بینی‌شده بود که بر اساس رابطه فلز بنیادی که در کهکشان‌های بعدی مشاهده شد، ارزیابی شد.

محققان می‌گویند که علت این تضاد ممکن است این باشد که کهکشان‌ها تنها چند صد میلیون سال پس از بیگ بنگ همچنان می‌توانستند ارتباط نزدیکی با محیط بین کهکشانی یعنی گاز داغ و غباری که بین کهکشان‌ها وجود دارد، داشته باشند.

“لاگوس” در پایان گفت: «کهکشان‌های اولیه به طور مداوم گازهای جدید و بکر را از محیط اطراف خود دریافت می‌کردند، با هجوم گاز، عناصر سنگین درون کهکشان‌ها رقیق‌تر می‌شد و این تراکم این فلزات را کاهش می‌داد. به این ترتیب، یافته‌های این تیم می‌تواند مدل‌های کنونی تکامل کهکشانی و مکانیسمی را که توسعه اولین کهکشان‌ها را تسهیل می‌کند، به چالش بکشد.» جزئیات بیشتر این پژوهش در مجله Nature منتشر شده است.

منبع : سایت علمی بیگ بنگ

[Uranus.sun]

به گزارش بیگ بنگ به نقل از ایسنا، در قلب ستارگان نوترونی، ذرات بنیادی به شکل‌های عجیب مشابه «پاستا» پیچ می‌خورند و می‌توانند اسرار ناگفته‌ای را در مورد چگونگی تکامل ستارگان مرده فاش کنند. تصور کنید پاستا را در دمای بیش از یک تریلیون درجه بپزید. این «پاستای هسته‌ای» است که در داخل ستاره‌های نوترونی یافت می‌شود. محققان به تازگی فاش کردند که این اشکال عجیب هسته‌ای بسیار عمیق‌تر از آنچه که ما فکر می‌کردیم به درون هسته‌های ستاره‌های نوترونی نفوذ می‌کنند و این می‌تواند به طور اساسی ویژگی‌های این ستاره‌های مرده را تغییر دهد.

“ستارگان نوترونی” هسته‌های باقی‌مانده برخی از پرجرم‌ترین ستارگان جهان هستند که معمولا موادی به ارزش چند خورشید را در حجمی که بزرگ‌تر از شهر منهتن نیست در کنار هم جمع می‌کنند. برای دستیابی به این چگالی باورنکردنی، ماده درون آنها چنان فشرده می‌شود که پیوندهای اتمی و حتی هسته‌ای شکسته می‌شوند. این یک دریای غول‌پیکر و داغ از نوترون‌ها، الکترون‌ها و پروتون‌های شناور آزاد است که از طریق فعل و انفعالات پیچیده نیروی هسته‌ای قوی به هم متصل شده‌اند.

با توجه به این شرایط سخت، ستاره‌شناسان هنوز دقیقا نمی‌دانند که ماده ستاره‌های نوترونی چگونه آن را تشکیل می‌دهند. یک احتمال این است که ستارگان نوترونی هیبریدی باشند. پوسته و لایه‌های بیرونی آن‌ها تقریبا به طور کامل از نوترون تشکیل شده و تعدادی الکترون و پروتون در آن قرار دارد. اما هسته‌های آن‌ها چنان فشار و چگالی شدیدی را تجربه می‌کنند که حتی نوترون‌ها نیز در آن شکسته می‌شوند و یک ماده نیمه مایع متراکم از کوارک‌ها که بنیادی‌ترین ترکیب ماده هستند را باقی می‌گذارند.

رابطه بین هسته کوارک و لایه بیرونی نوترونی ویژگی‌های کلی ستاره نوترونی را تعیین می‌کند. اینکه چگونه ستاره نوترونی می‌چرخد، چگونه در هنگام ترک پوسته بیرونی ارتعاش دارد و چگونه هنگام برخورد با ستاره‌های نوترونی دیگر در انفجاری معروف به گران‌نواختر(Kilonova) رفتار می‌کند. ستارگان نوترونی که شکاف شدیدی بین لایه‌های هسته و بخش بیرونی ‌آن‌ها وجود دارد، نسبت به ستارگان نوترونی که فرآیند ترکیب تدریجی بین مواد دو بخش آنها برقرار است، رفتار متفاوتی نشان می‌دهند. با این حال، از آنجایی که ما هیچ ستاره نوترونی در این نزدیکی نداریم که بتوانیم آن را بشکافیم و بررسی کنیم، باید به مدل‌های نظری روی آوریم تا فضای داخلی آنها را دریابیم.

دو فیزیکدان نظری این چالش را پذیرفته‌اند. در مقاله‌ای که در روز ۲۶ اوت به پایگاه داده پیش‌چاپ arXiv ارسال شد، آنها آخرین مدل‌های رفتار کوارک و نوترونی را در فضای داخلی ستارگان نوترونی مشخص کردند. آنها در کار خود، که هنوز مورد بررسی همتایان قرار نگرفته است، بر روی این منطقه انتقالی پیچیده بین لایه‌های بیرونی هسته کوارک و نوترون تمرکز کردند.

«پاستای» هسته‌ای در این منطقه انتقالی از توده‌های فشرده نوترون‌هایی ساخته شده که در دریایی از کوارک‌ها غوطه‌ور شده‌اند.

bhhxeZRssrhoTkQgH

ظاهر آنها از فعل و انفعال پیچیده نیروهای هسته‌ای و الکترومغناطیسی قوی ناشی می‌شود که باعث می‌شود نوترون‌ها در سراسر منطقه گذار خم شده و به اشکال عجیب و غریب در هم بپیچند. هنگامی که فیزیکدانان برای اولین بار این ساختارها را کشف کردند، انواع مختلفی از اشکال جالب پیدا کردند: توده‌ها، لوله‌ها، میله‌ها و حباب‌هایی که شبیه به انواع خارق‌العاده پاستای موجود در غذاهای ایتالیایی بودند.

محققان به نقش مهم کشش انحنا، که مقاومت یک شکل منحنی در برابر دگرگونی‌هایی است که سعی می‌کنند آن را صاف کنند، پرداختند. کشش انحنا مشابه کشش سطحی است، جایی که مایع در برابر نیروهای خارجی که سعی در نفوذ به سطح آن را دارند مقاومت می‌کند.

محققان دریافتند که کشش‌های انحنا می‌توانند به شکل‌گیری برخی از اشکال کمک کند و پاستایی که اکنون «پخته» شده را قادر ‌سازند تا به عمق هسته کوارک برسد، در حالی که سایر اشکال نامطلوب هستند. به طور خاص، آنها دریافتند که لوله‌ها و حباب‌ها می‌توانند تا چگالی‌های بسیار بالاتر از آنچه قبلا تصور می‌شد زنده بمانند، به لطف کمک‌های کشش انحنا، در حالی که قطرات و میله‌ها برای مدت طولانی دوام نمی‌آورند.

اینها ممکن است تغییرات کوچکی به نظر برسند، اما به طور بالقوه می‌توانند تاثیرات بزرگی داشته باشند. وقتی ستاره‌های نوترونی با هم برخورد می‌کنند و منجر به انفجارهای گران‌نواختر(کیلونوا) می‌شوند، جزئیات آن انفجار به فضای داخلی ستاره نوترونی بستگی دارد. تفاوت در میزان رسیدن نوترون‌ها به هسته و شکلی که آنها می‌گیرند، می‌تواند نحوه تکامل این انفجارها و مهم‌تر از آن عناصری که آزاد می‌کنند، را تغییر دهد.

گام بعدی برای محققان این است که بررسی کنند چگونه می‌توانیم از انفجارهای گران‌نواختر برای آشکار کردن ساختارهای دقیق فضای داخلی ستاره‌های نوترونی، به ویژه تمام این اشکال نوترونی استفاده کنیم.

منبع : سایت علمی بیگ بنگ