مقدمه
![]() |
![]() |
در سال 1971 یک دانشمند انگلیسی به نام استفن هاوکینگ عنوان کرد که این واقعه بوجود آمدن سیاهچالهها هنگامی که جهان نخستین انفجار بزرگ خود را آغاز کرد اتفاق افتاده است. هنگامی که تمامی مواد تشکیل دهنده جهان منفجر شد، مقداری از این مواد آن چنان به هم فشرده شدند که تبدیل به سیاهچاله گشتند. وزن برخی از این سیاهچالهها ممکن است به اندازه وزن یک سیاره کوچک و یا از آن کمتر باشد و وی آنها را سیاهچاله کوچک نامید.
![]() |
انواع سیاهچاله
اگر ستاره شناسان بتوانند نوع پرتوهایی که هاوکینگ پیش بینی کرده است، شناسایی کنند، مدرک خوبی برای تأیید تشکیل و وجود سیاهچاله بدست خواهد آمد. اما تاکنون پرتوهای پیش بینی شده کشف نشدهاند. با اینحال هر لحظه ممکن است این پرتوها شناسایی شوند. دلیل تابش اشعه ایکس از حفره سیاه این است که جرمی که توسط طوفانهای ستارهای خود ستاره ، از سطح آن میگریزند، در فاصله مناسبی که به حفره سیاه رسیدند، توسط حفره شکار میشوند و در مداری به دور حفره شروع به چرخش کرده و به این ترتیب شکل یک دیسک عظیم را تشکیل میدهند.
با توجه به این نکته که لایههای داخلیتر دیسک سریعتر از لایههای خارجی میچرخند، در اثر اصطکاک لایههای مختلف دیسک گرم شده و شروع به تابش اشعه ایکس میکنند. به این دیسک ، دیسک تجمعی گفته میشود. این حالت برای اولین بار در ستاره دوتایی (دجاجه1-X) مشاهده شده است. احتمالا قطر خود حفره سیاه (قطر افق حادثه) 30 کیلومتر است و برای تمامی ستاره دوتایی سیاهچاله ساختمان به همین شکل است.
کلمات کلیدی: اختر فیزیک، هواشناسی و اختر فیزیک
ستاره شناسان اکثر مطالعات مفصل فضایی خود را از طریق رصدخانهها انجام میدهند. محل رصدخانه یکی از مهمترین خصوصیات آن است زیرا تلسکوپها باید دور از نور شهرها مستقر شوند تا نور ضعیف ستارگان تحت شعاع قرار نگیرد. رصدخانهها اغلب در کنار اقیانوس ساخته میشوند، زیرا هوای آنجا ثابتتر است و ستارگان کمتر سوسو میزنند، در نتیجه تصاویر شفافتری بدست میآیند.
در آنجا تلسکوپها ، نوری را که از سیارهها ، ستارگان و کهکشانهای دور دست میرسد، جمع میکنند. رصدخانه ، ساختمان ویژهای به شکل گنبد دارد تا تلسکوپها را از باد ، باران و برف حفظ کند. در گنبد رصدخانه دریچهای هست که از راه آن ، تلسکوپ را متوجه آسمان میکنند. در یک رصدخانه بزرگ ، چندین تلسکوپ بکار گرفته میشود، تا هر کدام به شیوهای مخصوص مورد استفاده اخترشناسان قرار گیرند.
شرایط یک رصدخانه
رصدخانههای مهم بر فراز کوهها بنا میشوند تا از مزاحمت ابرها به دور باشند. در کوهستان ، روشنایی شهر و خیابانهای آن نیز به حداقل میرسد. گاهی اختر شناسان برای رسیدن به تلسکوپهای خود ، هزاران کیلومتر راه طی میکنند. یک رصدخانه جدید علاوه بر اخترشناس ، به اشخاص دیگری برای کار با کامپیوترها ، ساختن تجهیزات و راه اندازی تلسکوپها نیاز دارد. کار با کامپیوترها نه تنها در نشانه روی خودکار تلسکوپ به طرف اجرام آسمانی بلکه در محاسبات بسیار مشکل به اخترشناس کمک میکنند.
![]() |
گنبد گران رصدخانه از تجهیزات در برابر عناصر طبیعی محافظت میکند. باز شدن شکاف سقف آن تلسکوب را آشکار میکند. |
رصدخانههای معروف
رصدخانه مشهور «ماونت پالومار» ، در کالیفرنیای جنوبی و در 160 کیلومتری لسآنجلس واقع است. اختر شناسان آمریکا ، رصدخانه جدیدی در آریزونا و بر فراز کوهستان «کیت پیک» تأسیس کردهاند. در حومه شهر توسکان ، چراغهای خیابانها را بخاطر این تلسکوپ به حداقل میرسانند. تلسکوپهای مهم بریتانیا ، در رصدخانه سلطنتی گرینویچ قرار دارد.
با همکاری مشترک اخترشناسان بریتانیا ، رصدخانهای در «سارس ویلز جدید» بر پا شده است. چهارمین تلسکوپ بزرگ جهان با آینهای به قطر 3.9 متر در این رصدخانه است. در زیر گنبد آن تأسیسات دیگری مانند کتابخانه ، آشپزخانه و تاریکخانه برای ظهور عکسهای تهیه شده وجود دارد. اخترشناسان با فرا رسیدن روز ، در ساختمان مجاور این گنبد عظیم به استراحت میپردازند.
برای آنکه اطلاعات بیشتری از ستارگان و کهکشانهای آسمانی نیمکره جنوبی بدست آید. در آمریکای جنوبی ، استرالیا و جزایر قناری نیز رصدخانههای جدیدی ساختهاند. رصدخانههای جدیدی که در هوای صاف کوهستان «آند» در شیلی واقعند، به کاوش آسمان نیمکره جنوبی میپردازند. هر کدام از آنها به تلسکوپهای بسیار مدرن ، مجهز هستند. به این ترتیب از آسمان نیمکره جنوبی ، میتوان عکسهایی با کیفیت خوب تهیه کرد.
رصدخانههای رادیویی
بسیاری از کهکشانها ، موج رادیویی گسیل می کنند. این امواج با تلسکوپهای رادیویی بزرگ ، آشکار می شوند. خوشبختانه ، ابرها جلوی موج رادیویی را نمی گیرند. از این رو می توان رصدخانههای مخصوص اختر شناسی رادیویی را در نواحی ابرآلود نیز بنا کرد. در انگلستان ، رصدخانه های رادیویی بزرگی نزدیک منچستر و نیز کمبریج وجود دارد. چندین رصدخانه بزرگ هم ایالات متحد آمریکا ، روسیه و استرالیا مشغول کاوش هستند. از تلسکوپهای رادیویی نه تنها به هنگام شب بلکه در روز نیز می توان استفاده کرد.
ستاره شناسان کشورهای مختلفی از رصدخانه مدرن مائوناکیا در آتشفشانی خاموش در هاوایی استفاده میکنند. این رصدخانه 4200 متر (13800 پا) بالاتر از سطح دریا ، یعنی بالاتر از اکثر ابرها و در جزیرهای محصور با اقیانوس آرام قرار دارد. این شرایط ، مائوناکیا را یکی از بهترین محلهای رصد فضایی دنیا نموده است. مائوناکیا تصاویر فوق العاده شفافی از اجرام سماوی عرضه میکند. بخاطر استقرار این رصدخانه در چنان ارتفاعی ، تلسکوپهایش میتوانند تشعشع مادون قرمز و مایکروویو را که توسط لایههای تحتانی جو متوقف میشوند، دریافت کنند.
![]() |
در میان تلسکوپهای مائوناکیا 5 دستگاه از بزرگترین تلسکوپهای دنیا از جمله تلسکوپ «کک» وجود دارد که آینهای به عرض 10 متر دارد. |
پرتوهای x نمی توانند در جو زمین نفوذ بیشتری کنند. برای آشکار کردن آنها ، دانشمندان فضاشناس ، رصدخانههای خودکار ساخته اند. این رصدخانهها در ارتفاع بسیار ، زمین را دور می زنند. تلسکوپهای آنها به کمک علائم رادیویی از زمین کنترل میشود و پرتوهای نامرئی x ستارگان را بررسی میکند. اخترشناسان امیدوارند که روزی رصدخانههایی شامل چندین نوع تلسکوپ به دور زمین روانه کنند. در این صورت چگونگی هوا بر کار اخترشناسان تأثیر نخواهد گذاشت.
کلمات کلیدی: اختر فیزیک، هواشناسی و اختر فیزیک
در سال 1592 ، هنگامی که در صورت فلکی ذات الکرسی ستاره جدیدی با روشنی قابل توجه ، مشاهده شد، نجوم اروپایی از خواب طولانی برخاسته بود. تیکو براهه جوان ستاره جدید را به دقت رصد کرد و کتاب نواختران (Denous Stella) را نوشت. بر اساس نام این کتاب است که هر ستاره جدید را نواختر خواندهاند.
![]() |
هسته ستاره ابرغول در حال مرگ در کمتر از یک ثانیه فرو بپاشد. این فروپاشی ناگهانی سبب میشود که موجی ضربهای ایجاد شود که لایههای بیرونی ستاره را به بیرون میاندازد. |
قابل توجهترین نواختری که پس از اختراع تلسکوپ ظاهر شد ستارهای بود که ارنست هارویک (Ernest Hanwrg) اخترشناس آلمانی ، در سال 1885 در کهکشان امراة المسلسه کشف کرد و به آن نام امراة المسلسه S داده شد. اگر این ستاره کمی روشن بود، با چشم غیر مسلح نیز دیده میشد. در آن زمان کسی نمیدانست که کهکشان مزبور چقدر دور است یا چقدر بزرگ است. اما پس از نتیجه گیریهای هابل درباره فاصله این کهکشان ، ناگهان روشنایی نواختری که در سال 1885 ظاهر شده بود، اخترشناسان را دچار حیرت کرد. این نو اختر میبایست 10000 برابر روشنتر از نواختران معمولی باشد. این یک ابر نواختر (Super nova) بود.
رفتار فیزیکی ابر نواختران آشکارا با رفتار فیزیکی نواختران متفاوت است و اخترشناسان به بررسی جزئیات طیفهای آنها مشتاقند. اشکال اصلی این است که ابر نواختران کمیاب هستند. به عقیده تسویکی ، در هر هزار سال بطور متوسط سه ابر نواختر در کهکشان ظاهر میشود. روشنایی یک ابر نواختر (با قدرمطلقهایی از مرتبه 14- و بطور تصادفی 17-) فقط میتواند نتیجه یک انفجار کامل یعنی تکه تکه شدن یک ستاره ، باشد.
زندگی هر ستاره ابر غول دارای بیش از 10 برابر جرم خورشیدی در انفجاری عظیم به نام ابرنواختر پایان مییابد. این انفجار آنچنان پر انرژی است که شاید از کهکشان کاملی با میلیاردها ستاره ، درخشندهتر شود. شاید تا مدتی از دید ناظر زمینی این ابر نواختر به صورت ستاره تازه و خیلی درخشان به نظر برسد. اگر از این انفجار ، هستهای با 1.4 الی 3 جرم خورشیدی بجای ماند، هسته کوچک میشود و ستاره نوترونی تشکیل میدهد. اگر جرم هسته از 3 برابر جرم خورشیدی بیشتر باشد، جاذبه آن را وا میدارد که بیشتر منقبض شود تا حفره سیاه تشکیل بدهد.
انرژی که از انفجار هر ابرنواختر آزاد میشود، میتواند دهها هزار سیاره نظیر زمین را ویران کند. همگی ابر نواخترها ویرانگر نیستند، ولی این انفجارها عناصر بوجود آمده در درون ستارگان را در فضای میان ستارهای منتشر میکنند تا در آنجا به ستارگان و سیارات تازه تبدیل شوند. اتمهای کربن که بخشی از مولکولهای تشکیل دهنده اکثر غذاها و بدنمان هستند، برای نخستین بار در داخل ستارگان ایجاد شدهاند.
به رغم درخشندگی شدید ، در هر قرن فقط دو یا سه ابر نواختر در کهکشانمان مشاهده میشوند. این فهرست برخی از ابرنواخترهای شناخته شده است:
ابر نواختر | صورت فلکی |
ستاره تیکو | ذات الکرسی |
ستاره کپلر | حوا |
سحابی سرطان | ثور |
اس.ان A 1987 | ابر ماژلانی بزرگ |
اس.ان J 1993 | کهکشان M 81 در دب اکبر |
کلمات کلیدی: اختر فیزیک، هواشناسی و اختر فیزیک
|
نگاه اجمالی
در طول زندگی انسان ، ستارگان بیشمار راه شیری ، عملا بیتغییر به نظر میرسند. گاهی ، یک نواختر ، ناگهان ظاهر آشنای یک صورت فلکی را به مدت چند هفته عوض میکند و دوباره کمنورتر میشود. منظره زیبایی که درخشش یک ابرنواختر در آسمان پدید میآورد، بسیار نادر است. در سال 1054 میلادی (433 شمسی) مردم شاهد چنین منظرهای بودند. یک ابر اختر در صورت فلکی ثور منفجر شد که سحابی خرچنگ ، بقایای آن است. ستارگان متغیر با نور ثابتی نمیدرخشند.
![]() |
تحول یک ستاره
ستارگان نیز نهایتا تغییر میکنند و هیچ کدام تا ابد پایدار نمیمانند. آتش زغال ، با خاکستر شدن آخرین شراره خاموش میشود. ستاره هنگامی میمیرد که انبار عظیم سوخت هستهای آن به پایان رسد. حتی امروزه نیز ستارگان پیری را میبینیم که تاریک میشوند. در حالی که ستارگان دیگر تولد مییابند تا جایگزین آنها شوند.
ستارگان بسیار جوان ، هنوز در میان گازهایی پنهان هستند که از آن شکل میگیرند. درون سحابی جبار ، نخستین سوسوی نور ستارگان نوزاد دیده شده است. خورشید ما ، سنین میانی خود را به آرامی میگذاراند. برخی از پیرترین ستارگان شناخته شده در خوشههای کروی جای دارند.
شاید بپرسید که محاسبه عمر ستارگان ، چگونه امکانپذیر است. هیچ کس نمیتواند رشد یک ستاره منفرد را از تولد تا مرگ آن دنبال کند، ولی خیال کنید که هیچگاه درخت ندیدهاید و ناگهان شما را به وسط جنگلی بردهاند، چه پیش میآید؟ درختان گوناگونی خواهید دید که در مراحل مختلف رشد خود هستند: از جوانههای کوچک تا درختان غول پیکر. اگر اندکی زیست شناسی بدانید، میتوانید به چرخه حیات یک درخت پی ببرید. اختر شناسان به روشی مشابه ، با استفاده از قوانین فیزیک و رصد گونههای مختلف ستارگان ، سلسله حوادث زندگی یک ستاره را نتیجه میگیرند.
بعد از آنکه ستاره شکل میگیرد، بلافاصله حیاتی پایدار بدست میآورد. در همین زمان ، واکنشهای هستهای در داخلیترین هسته ستاره ، هیدروژن را به هلیوم تبدیل میکند و انرژی آزاد میشود. سرانجام ، هم هیدروژن درون آن به مصرف میرسد. از این به بعد ، تغییراتی در لایههای درونی ستاره آغاز میشود. در حالی که واکنشهای جدیدی از هلیوم شروع میشوند، لایههای بیرونی باد میکنند تا ستاره را به اندازه غول برسانند.
![]() |
|
کوتولهها
در اثر تغییرات زیاد ، ستاره به مرحله متغیر بودن میرسد. نهایتا هیچ منبع ممکن برای آزاد سازی انرژی باقی نمیماند. ستارگان کوچکتر ، در اثر انقباض تبدیل به کوتولههای سفید میشوند. ستارگان سنگینتر بهصورت ابرنواختر منفجر میشوند. ماده بیرون ریخته از یک نواختر ، بخشی از گاز بین ستارهای را تشکیل میدهد که زادگاه ستارگان جدید است.
ستارگان در یکی از آخرین مراحل زندگی خود ، پیش از آنکه به کوتوله سفید تبدیل شوند، منظره بسیار زیبایی در آسمان بوجود میآورند. این مرحله ، پیدایش سحابیهای سیارهای است. شکل منظم و رنگهای زیبا ، سبب جذابیت آنها میشود (هیچ رابطهای بین سحابیهای سیارهای و سیارات وجود ندارد. این اصطلاح یادگار رصدهای قدیم تلسکوپی است که شکل دایره آنها با سیارهها اشتباه میشد.). یک سحابی سیارهای هنگامی شکل میگیرد که ستاره مرکزی آن ، لایهای به بیرون پرتاب میکند. لایه گاز همانند حلقهای از دود منبسط میشود.
کلمات کلیدی: اختر فیزیک، هواشناسی و اختر فیزیک
|
ستارهها و سیارههای بزرگ از تراکم گازها و غبارهای میان ستارهای ایجاد میگردند و علت آن همان نیروی جاذبه موجود بین ذرات منفرد است و چون نیروی جاذبه متوجه به مرکز جسم جذاب است، لذا پدیدههای تراکمی الزاما کروی هستند. شکل زمین کمی از کرویت انحنا داشته و قرص مشتری در قطبین فشرده است. در کهکشان ستارگان زیادی موجودند که به علت دوران سریع آنها نمیتوان شکل آنها را دقیقا مشخص کرد.
در آن هنگام که برای نخستین بار میخواستند از راه علایم درباره منشأ جهان فکر کنند، توجه بیشتر مردم به اصل زمین و سایر سیارات منظومه شمسی معطوف بود. و این مایه کمال تعجب است که در زمان حاضر که این همه درباره اصل و منشأ انواع مختلف ستارگان میدانیم و با کمال صراحت و جدیت درباره مسائل مربوط به پیدایش کل جهان بحث میکنیم، هنوز مسئله تشکیل زمین چنانکه که باید طرح و حل نشده است. فیلسوف بزرگ آلمانی ایمانوئل کانت (Immanuel Kant) نخستین فرضیه قابل قبول علمی را درباره اصل پیدایش منظومه شمسی طرح ریخت و پس از وی ریاضیدان بزرگ فرانسوی بنام پریسمون دو لاپلاس (Pierre Simonde Laplace) آن فرضیه را تکیمل کرد.
بنابر این فرضیه ، ستارگان منظومه شمسی همه از یک حلقه گازی بوجود آمدهاند که در نتیجه نیروی گریز از مرکز از جرم مرکزی و اصلی این منظومه ، یعنی خورشید ، در ابتدای انقباض آن جدا شده است. نخستین اشکال در این است که با تحلیل ریاضی معلوم شده است که هر حلقه گازی که احتمال تشکیل شدن آن بر گرد خورشید گردنده در حالت انقباض میرود، هرگز بصورت سیاره سادهای در نخواهد آمد، بلکه از آن عده زیادتری اجسام کوچکتر شبیه حلقههای زحل تولید میشود.
دشواری دیگر و مهمتر در برابر فرض لاپلاس - کانت این است که 98 درصد از گشتاور دورانی منظومه شمسی همراه با حرکت سیارات است و فقط 2 درصد آن به دوران خود خورشید مربوط میشود و محال است که بتوان گفت چرا چنین در صد بزرگ از گشتاور دورانی در حلقههای جدا شده مانده عملا چیزی برای جرم گردنده اولی باقی نمانده است.
عکس پیدا نشد |
گشتاور دورانی از خارج به منظومه سیارات داده شده و به این ترتیب تشکیل سیارات را نتیجه تصادم خورشید خودمان با جرم آسمانی دیگری به بزرگی آن تصور کنیم. در آن هنگام که خورشید تنها بوده و خانواده سیاراتی همراه خود نداشته ، با جرم مشابه خود در آسمان تلاقی کرده است. برای تولد سیارات برخورد و تلاقی فیزیکی ضرورت نداشته ، بلکه نیروی متقابل از فاصله دور هم میتوانسته است بر هر دو ستاره برجستگیهای عظیمی ایجاد کند که به طرف یکدیگر متوجه باشند. هنگامی که این برآمدگیها که عملا مدهای غول پیکری بوده ، از ارتفاع معین حدی تجاوز کردهاند، ناچار در امتداد خطی که هر دو ستاره را به یکدیگر متصل میکرده ، بریدگی پیدا کرده و از آنها قطرات چند جدا از یکدیگر بوجود آمده است.
حرکت نسبی این دو پدر و مادر سیارات نسبت به هم بایستی به این سیارات گازی ابتدایی دوران شدیدی داده باشد و در آن هنگام که دو ستاره از یکدیگر دور میشدند، با هر یک دستهای از سیارات که دورانی سریع داشته اند همراه شده است. امواج مدی سطح آن دو ستاره همچنین سبب آن شده است که خود آنها نیز ناچارا به کندی در همان جهت سیارتشان حرکت دورانی پیدا کنند و این خود نشان میدهد که چرا محور دوران خورشید ما این اندازه با محور مدارهای سیارات انطباق نزدیک دارد. با در نظر گرفتن فاصله عظیم موجود میان ستارگان و شعاع نسبی کوچک آنها ، به آسانی میتوان حساب کرد که در طول مدت چند بیلیون سالی که از تشکیل آنها گذشته ، احتمال چنین برخوردی برای هر یک از ستارگان تنها یک چند بیلیونیوم است.
عکس پیدا نشد |
ناچارا چنین نتیجه گیری میشود که منظومههای سیارهای از نمودهای نادر جهان به شمار میرود و خورشید ما خوشبخت است که یکی از چنین منظومهها را همراه خود دارد. ولی با فرض اینکه تشکیل سیارات مربوط به اوایل تکامل جهان و هنگامی باشد که هنوز خود ستارهها ساخته شده بودند، همه این اشکالات از میان برداشته میشود.
بزرگترین آنها به نام مشتری است که جرمی معادل یک هزارم جرم خورشید را دارد، در صورتی که مجموعه جرم اعضای خانواده خورشید فقط کمی بیشتر از یک دهم درصد جرم خود خورشید است. تا بحال سیستم سیارهای نظیر آنچه به خورشید مربوط است کشف نشده است. سیارات ، اجرام سماوی سرد بوده و انعکاس نور خورشید باعث مرئی شدن آنها میگردد. بعضی از آنها را با چشم غیر مسلح میتوان رویت کرد ولی سه سیاره اورانوس ، نپتون و پلوتو را بدون تلسکوپ نمیتوان رویت کرد. در مورد تشخیص سیارات از ستارگان در آسمان شب میتوان گفت که سیارات با نور پایدار میدرخشند، ولی نور ستارگان هم از لحاظ رنگ و هم از لحاظ روشنایی به شدت تغییر میکند. سیارات در آسمان حرکت کرده و محل آنها تغییر میکند، ولی ستارگان نسبت به هم دارای مکانهای تقریبا ثابتی هستند.
به علت زیادی جرم خورشید ، تمامی سیارات ، سیارکها ، ستارگان دنباله دار و شهابها با تقریب زیاد ، حول خورشید حرکت میکنند و بطور جداگانه به سمت خورشید جذب میشوند. مدار هر کدام از آنها به شکل بیضیهایی با اندازههای متفاوتند که خورشید در کانون این بیضیها واقع شده است. در مورد کلیه حالت سیارات ، خروج از مرکز آنها کوچک بوده و از 0.1 تجاوز نمیکند و به غیر از مدارهای سیارههای عطارد و پلوتو که برای آن دو مقدار خروج از مرکز به ترتیب 5.206 و 5.250 است.
![]() |
سیارات به ترتیب فاصله از خورشید عبارتند از: عطارد (تیر) ، زهره (ناهید) ، زمین ، مریخ ، مشتری ، زحل ، اورانوس ، نپتون و پلوتو. اخیرا کشف دهمین سیاره منظومه شمسی نیز تأیید شده است. انجمن بین المللی اختر شناسی کشف دهمین سیاره گردنده به دور خورشید که در مرز منظومه شمسی قرار دارد را تأیید کرده است. این شی ابتدا در سال 2003 کشف شده بود، اما سیاره بودن آن اخیرا تأیید شده است. فاصله این شی از خورشید بیش از دو برابر فاصله پلوتون از خورشید است. این بزرگترین جرم آسمانی است که از زمان کشف نپتون در سال 1846 در مدار خورشید کشف میشود و در فاصله 97 واحد نجومی (فاصله متوسط زمین - خورشید) از ما کشف شده است. همه سیارات بجز عطارد و زهره دارای یک چند قمر هستند.
کلمات کلیدی: اختر فیزیک، هواشناسی و اختر فیزیک