loading...

آکاایران: بیگ بنگ: در حالی که به نظر می رسید با تعریف واحد زمان، وزن، جرم، مسافت و… مشکل اندازه گیری برای همیشه حل شده است، طرح سوالات جدید ـ بخصوص از طرف کیهان شناسان ـ دانشمندان را متوجه این نکته کرد که اندازه گیری در آسمان به هیچ وجه به آسانی اندازه گیری روی زمین نیست و چالشی بزرگ برای اندازه گیری اجرام غول پیکر مانند سیاهچاله ها، مسافت های بسیار زیاد مانند فاصله دو خوشه کهکشانی و اندازه های بسیار بزرگ مثل اندازه کهکشان راه شیری آغاز شد.

به گزارش آکاایران:

کیهان چقدر بزرگ است؟ خیلی دور | خیلی دورتر…

آکاایران: کیهان چقدر بزرگ است؟ خیلی دور، خیلی دورتر…

دستاوردهای جدید دانشمندان، دامنه اندازه گیری را به بزرگ ترین مقیاس ممکن یعنی اندازه جهان هستی افزایش داده و با موفقیت از عهده آن برآمده است. حالا ما می توانیم به عنوان اولین انسان های تاریخ که تخمینی دقیق از اندازه جهان هستی در اختیار دارند به خود ببالیم. اما بزرگی کیهان چقدر است و دانشمندان چگونه موفق به محاسبه آن شده اند؟

بزرگ تر از آنچه تصور می کنید

بگذارید داستان سفر دور و دراز دانشمندان برای اندازه گیری اندازه عالم هستی را از کهکشان راه شیری آغاز کنیم. تخمین شما از بزرگی کهکشان راه شیری (که به لطف آلودگی هوا برای تجسم آن باید بی خیال تجربیات شخصی شویم و به تصاویر ذهنی مان از کتاب های فیزیک مدرسه مراجعه کنیم) چقدر است؟ جدیدترین محاسبات نشان می دهد اگر منظومه شمسی را به بزرگی یک سکه ۵۰۰ تومانی تصور کنیم، مساحت کهکشان راه شیری بیش از چهار برابر مساحت کشور ایران خواهد بود. کیهان شناسان روش های مختلفی برای اندازه گیری فواصل کیهانی در اختیار دارند که مجموعه آنها به نردبان مسافت های کیهانی معروف است. هر پله نردبان، اطلاعاتی ارائه می کند که می توان از آن برای تعیین فاصله در پله های بعدی استفاده کرد.

کیهان چقدر بزرگ است؟ خیلی دور | خیلی دورتر…
پله اول: ارسال امواج الکترومغناطیسی

این روش برای اندازه گیری فاصله اجرام داخل و اطراف منظومه شمسی مناسب است. در این روش یک موج رادیویی به سمت جرم مورد نظر ارسال می شود و پس از برخورد به آن به سوی آشکارساز زمینی بازتاب شده و برمی گردد. با توجه به این که سرعت موج را می دانیم با محاسبه زمان رفت و برگشت آن می توانیم مسافت طی شده را محاسبه کنیم.

پله دوم: محاسبه اختلاف منظر

از این روش برای اجرام خارج از منظومه شمسی استفاده می شود. اگر دستتان را جلوی صورتتان بگیرید و به صورت متناوب چشم راست و چپ خود را ببندید متوجه تغییر ظاهری موقعیت دست می شوید. زیرا هر بار از منظر یکی از چشمان خود به آن نگاه می کنید. با محاسبه این اختلاف ظاهری می توان فاصله دست و صورت را محاسبه کرد. این توانایی به صورت غریزی در انسان و حیوانات وجود دارد.

کیهان چقدر بزرگ است؟ خیلی دور | خیلی دورتر…
البته برای اجرام خیلی دور، محاسبه اختلاف منظر با بستن و باز کردن متناوب چشم ها عملا امکان پذیر نیست؛ بنابراین دانشمندان برای محاسبه فاصله ستاره های نزدیک یک بار موقعیت آنها را در یک سوی خورشید ثبت می کنند و پس از شش ماه و به لطف حرکت انتقالی کره زمین و جابه جا شدنش در مدار گردش به دور خورشید، موقعیت همان ستاره را در سوی دیگر خورشید رصد می کنند. حالا می توان تغییر موقعیت ستاره را نسبت به اجرام آسمانی دیگر که فاصله آنها مشخص است محاسبه کرد و با استفاده از اختلاف منظر ایجاد شده مسافت ستاره مورد نظر را به دست آورد.

پله سوم: استفاده از ستاره های رشته اصلی

این روش با تکیه بر دانش ما از مراحل تکامل ستاره هایی با اندازه مشخص انجام می شود که به ستاره های رشته اصلی معروفند. مثلا می دانیم رنگ این ستارگان با افزایش عمرشان بتدریج به رنگ قرمز متمایل می شود. دانشمندان رنگ و درخشندگی یک ستاره رشته اصلی دوردست را که فاصله آن با استفاده از روش های پیشین قابل اندازه گیری نبود، محاسبه می کنند و نتیجه را با رنگ و درخشندگی ستاره های رشته اصلی نزدیک تر مقایسه می کنند.

کیهان چقدر بزرگ است؟ خیلی دور | خیلی دورتر…
اصل اساسی در این روش این است که ستارگان دارای جرم و عمر یکسان در صورتی که در فاصله یکسانی از ما قرار داشته باشند درخشندگی یکسانی نیز دارند. اگر دو ستاره رشته اصلی درخشندگی متفاوتی دارند می توان از این اختلاف درخشندگی برای محاسبه مسافت آنها استفاده کرد. از این روش نمی توان برای محاسبه فاصله ستاره های کهکشان های دیگر استفاده کرد چون فاصله شان به قدری زیاد است که تحلیل دقیق از نور دریافتی آنها ممکن نیست.

پله چهارم: ستاره های متغیر قیفاووسی

کشف گروهی از ستارگان به نام متغیر قیفاووسی که از درخشندگی شان به مرور زمان کاسته می شود و با کاهش درخشندگی، دوره تناوب انتشار نورشان افزایش می یابد گام بسیار مهمی در محاسبه فواصل میان کهکشانی بود. با اندازه گیری دوره تناوب تغییرات نور ستاره می توان روشنایی واقعی آن را محاسبه کرد. حالا کافی است روشنایی واقعی ستاره را با روشنایی ظاهری آن در آسمان مقایسه کنیم و مسافتی را که برای ایجاد چنین تفاوتی لازم است به دست بیاوریم.

کیهان چقدر بزرگ است؟ خیلی دور | خیلی دورتر…
پله پنجم: انتقال به سرخ

وقتی یک آمبولانس به شما نزدیک می شود، صدای آن بلندتر و زیرتر به گوش می رسد و وقتی شروع به دور شدن می کند صدایش آهسته تر و بم تر به نظر می رسد. انتقال به سرخ پدیده ای مشابه همین پدیده است، اما درباره نور. طیف نوری که از اجرام آسمانی دوردست به ما می رسد دارای خطوط تاریکی است که بر اثر جذب بعضی رنگ ها توسط عناصر سطح و اطراف منبع نور ایجاد می شود.

کیهان چقدر بزرگ است؟ خیلی دور | خیلی دورتر…

هر چه منبع نور دورتر باشد یا با سرعت بیشتری در حال دور شدن باشد این خطوط تاریک بیشتر به سمت قرمز طیف حرکت می کنند. قرمزگرایی کهکشان های خیلی دور، یکی از دلایلی بود که کیهان شناسان را متقاعد کرد جهان هر لحظه در حال بزرگ تر شدن است و این انبساط هر لحظه شتاب بیشتری به خود می گیرد. بنابراین هر چه سرعت دور شدن یک کهکشان از کهکشان ما بیشتر باشد، فاصله بیشتری هم با ما دارد.

معمای حل نشده

ورای جهان قابل مشاهده چه می گذرد؟ نردبان مسافت های کیهانی متکی بر ذرات امواج الکترومغناطیسی یا فوتون هایی بود که از یک منبع نوری به آشکارسازهای ما می رسد. ولی دانشمندان معتقدند حرکت انبساطی کیهان عملا امکان دسترسی امواج الکترومغناطیسی بسیاری از منابع نوری به کره زمین را برای ابد از آنها سلب کرده است. تصور کنید اتومبیلی از فاصله ای بسیار دور به سمت شما حرکت می کند و همزمان با حرکت اتومبیل خیابان هم شروع به انبساط طولی می کند. در حالی که سرعت شما ثابت است، سرعت انبساط خیابان هر لحظه افزایش می یابد. اگر فاصله شما با اتومبیل از حد خاصی تجاوز کند انبساط خیابان، ملاقات شما و اتومبیل را برای همیشه غیرممکن می کند. تحقیقات مهران وردانیان، کیهان شناس دانشگاه آکسفورد، نشان می دهد جهان غیرقابل مشاهده ۲۵۰ برابر بزرگ تر از جهان قابل مشاهده است.

پازل کامل می شود

بیشترین انتقال به سرخ دیده شده در آسمان شب نشان می دهد منبع آن قرمزگرایی کهکشان هایی در فاصله ۱۳٫۸ میلیارد سال نوری از کهکشان ماست؛ یعنی مسافتی که نور در زمانی معادل ۱۳٫۸ میلیارد سال می پیماید (به یاد داشته باشید فاصله کره زمین و خورشید فقط هشت دقیقه و ۱۹ ثانیه نوری و قطر کهکشان راه شیری حدود صد هزار سال نوری است). این عدد تا حدودی سن عالم هستی را نیز نشان می دهد، زیرا قدیمی ترین نوری است که به کره زمین رسیده است.

کیهان چقدر بزرگ است؟ خیلی دور | خیلی دورتر…
ولی نکته جالب توجه این که در همه ۱۳٫۸ میلیارد سال جهان با شتاب فزاینده در حال انبساط بوده است. محاسبات کیهان شناسان نشان می دهد کهکشان هایی که نورشان ۱۳٫۸ میلیارد سال پیش منتشر شده و اکنون به ما رسیده است خودشان در تمام مدت این چند میلیارد سال به علت حرکت انبساطی شتاب دار کیهان در حال دور شدن از ما بوده اند و اکنون باید در مسافت ۴۶٫۵ میلیارد سال نوری از ما واقع شده باشند. این عدد شعاع جهان قابل مشاهده را نشان می دهد که دو برابر آن برابر است با قطر عالم هستی در حال حاضر، یعنی ۹۳ میلیارد سال نوری. به عبارت دیگر اگر حرکت انبساطی عالم را متوقف کنیم و روی یک لبه عالم بایستیم و عرض عالم را با سرعت نور طی کنیم تا به لبه مقابل برسیم به ۹۳ میلیارد سال زمان نیاز داریم.

مسعود توکلی/ جام جم

آکا ایران / منابع بیشتر: space.com

universetoday.com , dailygalaxy.com

VN:F [1.9.22_1171]

منبع :

گردآوری توسط بخش مقالات فیزیک سایت آکاایران
loading...
تبلیغات